Версия для копирования в MS Word
PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем
РЕШУ ВПР — физика–11
Задания для подготовки
1.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Ин­дук­ци­он­ные плиты

Под стек­ло­ке­ра­ми­че­ской по­верх­но­стью ин­дук­ци­он­ной плиты на­хо­дит­ся ка­туш­ка ин­дук­тив­но­сти. По ней про­те­ка­ет пе­ре­мен­ный элек­три­че­ский ток, со­зда­ю­щий пе­ре­мен­ное маг­нит­ное поле. В дне по­су­ды на­во­дят­ся вих­ре­вые или ин­дук­ци­он­ные токи, ко­то­рые на­гре­ва­ют дно, а от него и помещённые в по­су­ду про­дук­ты. Ча­сто­та пе­ре­мен­но­го тока в ка­туш­ке ин­дук­тив­но­сти со­став­ля­ет 20–60 кГц, и чем она выше, тем силь­нее вих­ре­вые токи в дне по­су­ды.

В от­ли­чие от обыч­ной га­зо­вой плиты, здесь нет ни­ка­кой теп­ло­пе­ре­да­чи снизу вверх, от кон­фор­ки через стек­ло­ке­ра­ми­че­скую по­верх­ность к по­су­де, а зна­чит, нет и теп­ло­вых по­терь. С точки зре­ния эф­фек­тив­но­сти ис­поль­зо­ва­ния по­треб­ля­е­мой элек­тро­энер­гии ин­дук­ци­он­ная плита вы­год­но от­ли­ча­ет­ся от всех дру­гих типов ку­хон­ных плит: на­грев про­ис­хо­дит быст­рее, чем на га­зо­вой или обыч­ной элек­три­че­ской плите.




Устрой­ство ин­дук­ци­он­ной плиты:

1  — по­су­да с дном из фер­ро­маг­нит­но­го ма­те­ри­а­ла;

2  — стек­ло­ке­ра­ми­че­ская по­верх­ность;

3  — слой изо­ля­ции;

4  — ка­туш­ка ин­дук­тив­но­сти


Ин­дук­ци­он­ные плиты тре­бу­ют при­ме­не­ния ме­тал­ли­че­ской по­су­ды, об­ла­да­ю­щей фер­ро­маг­нит­ны­ми свой­ства­ми (к по­су­де дол­жен при­тя­ги­вать­ся маг­нит). Причём чем толще дно, тем быст­рее про­ис­хо­дит на­грев.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве дей­ствия ин­дук­ци­он­ной плиты?

2.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Гид­ро­ло­ка­тор

Гид­ро­ло­ка́тор  — при­бор для об­на­ру­же­ния объ­ек­тов в вод­ной среде (под­вод­ных ап­па­ра­тов, рыб­ных скоп­ле­ний, за­то­нув­ших судов) и опре­де­ле­ния их ко­ор­ди­нат, для за­пи­си ре­лье­фа мор­ско­го дна, ди­стан­ци­он­но­го ис­сле­до­ва­ния со­ста­ва дон­ных слоёв грун­та и т. д. с по­мо­щью аку­сти­че­ско­го из­лу­че­ния.

По прин­ци­пу дей­ствия гид­ро­ло­ка­то­ры бы­ва­ют:

Пас­сив­ные  — поз­во­ля­ю­щие опре­де­лять место по­ло­же­ния под­вод­но­го объ­ек­та по зву­ко­вым сиг­на­лам, из­лу­ча­е­мым самим объ­ек­том (шу­мо­пе­лен­го­ва­ние).

Ак­тив­ные  — ис­поль­зу­ю­щие отражённый или рас­се­ян­ный под­вод­ным объ­ек­том сиг­нал, излучённый в его сто­ро­ну гид­ро­ло­ка­то­ром.

Глав­ны­ми эле­мен­та­ми ак­тив­но­го гид­ро­ло­ка­то­ра яв­ля­ют­ся гид­ро­аку­сти­че­ский из­лу­ча­тель, ге­не­ри­ру­ю­щий зву­ко­вой им­пульс, и гид­ро­аку­сти­че­ский приёмник – гид­ро­фон, при­ни­ма­ю­щий отражённый эхо­сиг­нал. Прин­цип ра­бо­ты гид­ро­ло­ка­то­ра ос­но­ван на из­ме­ре­нии вре­ме­ни, в те­че­ние ко­то­ро­го зву­ко­вой им­пульс про­хо­дит от из­лу­ча­те­ля до ис­сле­ду­е­мо­го объ­ек­та, а его отражённый эхо­сиг­нал воз­вра­ща­ет­ся после встре­чи им­пуль­са с ис­сле­ду­е­мым объ­ек­том. По из­вест­но­му вре­ме­ни про­хож­де­ния аку­сти­че­ско­го им­пуль­са от из­лу­ча­те­ля до объ­ек­та и эхо­сиг­на­ла от объ­ек­та до приёмника – гид­ро­фо­на и ско­ро­сти рас­про­стра­не­ния звука в воде можно опре­де­лить рас­сто­я­ние до объ­ек­та. Метод опре­де­ле­ния рас­сто­я­ния между объ­ек­та­ми в воде по вре­ме­ни про­хож­де­ния зву­ко­во­го им­пуль­са при­ме­ня­ет­ся в раз­но­об­раз­ных аку­сти­че­ских при­бо­рах, в част­но­сти в эхо­ло­тах – при­бо­рах для опре­де­ле­ния рас­сто­я­ния до дна.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты гид­ро­ло­ка­то­ра?

3.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Гид­ро­ло­ка­тор

Гид­ро­ло­ка́тор  — при­бор для об­на­ру­же­ния объ­ек­тов в вод­ной среде (под­вод­ных ап­па­ра­тов, рыб­ных скоп­ле­ний, за­то­нув­ших судов) и опре­де­ле­ния их ко­ор­ди­нат, для за­пи­си ре­лье­фа мор­ско­го дна, ди­стан­ци­он­но­го ис­сле­до­ва­ния со­ста­ва дон­ных слоёв грун­та и т. д. с по­мо­щью аку­сти­че­ско­го из­лу­че­ния.

По прин­ци­пу дей­ствия гид­ро­ло­ка­то­ры бы­ва­ют:

Пас­сив­ные  — поз­во­ля­ю­щие опре­де­лять место по­ло­же­ния под­вод­но­го объ­ек­та по зву­ко­вым сиг­на­лам, из­лу­ча­е­мым самим объ­ек­том (шу­мо­пе­лен­го­ва­ние).

Ак­тив­ные  — ис­поль­зу­ю­щие отражённый или рас­се­ян­ный под­вод­ным объ­ек­том сиг­нал, излучённый в его сто­ро­ну гид­ро­ло­ка­то­ром.

Глав­ны­ми эле­мен­та­ми ак­тив­но­го гид­ро­ло­ка­то­ра яв­ля­ют­ся гид­ро­аку­сти­че­ский из­лу­ча­тель, ге­не­ри­ру­ю­щий зву­ко­вой им­пульс, и гид­ро­аку­сти­че­ский приёмник – гид­ро­фон, при­ни­ма­ю­щий отражённый эхо­сиг­нал. Прин­цип ра­бо­ты гид­ро­ло­ка­то­ра ос­но­ван на из­ме­ре­нии вре­ме­ни, в те­че­ние ко­то­ро­го зву­ко­вой им­пульс про­хо­дит от из­лу­ча­те­ля до ис­сле­ду­е­мо­го объ­ек­та, а его отражённый эхо­сиг­нал воз­вра­ща­ет­ся после встре­чи им­пуль­са с ис­сле­ду­е­мым объ­ек­том. По из­вест­но­му вре­ме­ни про­хож­де­ния аку­сти­че­ско­го им­пуль­са от из­лу­ча­те­ля до объ­ек­та и эхо­сиг­на­ла от объ­ек­та до приёмника – гид­ро­фо­на и ско­ро­сти рас­про­стра­не­ния звука в воде можно опре­де­лить рас­сто­я­ние до объ­ек­та. Метод опре­де­ле­ния рас­сто­я­ния между объ­ек­та­ми в воде по вре­ме­ни про­хож­де­ния зву­ко­во­го им­пуль­са при­ме­ня­ет­ся в раз­но­об­раз­ных аку­сти­че­ских при­бо­рах, в част­но­сти в эхо­ло­тах – при­бо­рах для опре­де­ле­ния рас­сто­я­ния до дна.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слов­ле­но су­ще­ство­ва­ни­ем, вза­и­мо­дей­стви­ем и дви­же­ни­ем элек­три­че­ских за­ря­дов.

4.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Хо­ло­диль­ник

В про­стей­шем слу­чае ком­прес­си­он­ный хо­ло­диль­ник (а имен­но на этой си­сте­ме по­стро­е­ны все бы­то­вые аг­ре­га­ты) пред­став­ля­ет собой ка­ме­ру, в ко­то­рой на­хо­дит­ся ис­па­ри­тель. Это ме­тал­ли­че­ский «ящи­чек», в ко­то­ром про­ис­хо­дит пе­ре­ход хлад­аген­та из жид­ко­го со­сто­я­ния в га­зо­об­раз­ное. Жид­кий хлад­агент, по­па­дая в ис­па­ри­тель, на­чи­на­ет ак­тив­но ис­па­рять­ся, от­би­рая теп­ло­ту у един­ствен­но­го до­ступ­но­го ис­точ­ни­ка – ме­тал­ли­че­ских сте­нок ис­па­ри­те­ля, ко­то­рый, в свою оче­редь, охла­жда­ет воз­дух внут­ри ка­ме­ры хо­ло­диль­ни­ка. Затем пары хлад­аген­та вы­са­сы­ва­ют­ся из ис­па­ри­те­ля ком­прес­со­ром, после чего кон­ден­си­ру­ют­ся, пре­вра­ща­ясь об­рат­но в жид­кость. Это про­ис­хо­дит под дей­стви­ем вы­со­ко­го дав­ле­ния, со­зда­ва­е­мо­го ком­прес­со­ром (элек­тро­мо­то­ром, обес­пе­чи­ва­ю­щим дав­ле­ние). Со­глас­но за­ко­нам тер­мо­ди­на­ми­ки, при кон­ден­са­ции под воз­дей­стви­ем дав­ле­ния про­ис­хо­дит по­вы­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры. На­гре­тый жид­кий хлад­агент (на­хо­дя­щий­ся под вы­со­ким дав­ле­ни­ем, что ме­ша­ет ему ис­па­рить­ся) про­хо­дит по из­ви­вам тру­бок теп­ло­об­мен­ни­ка, рас­по­ло­жен­ных сна­ру­жи на зад­ней стен­ке хо­ло­диль­ни­ка, от­да­вая теп­ло­ту окру­жа­ю­ще­му воз­ду­ху. Имен­но на этой ста­дии про­ис­хо­дит уда­ле­ние из за­кры­той тер­мо­ди­на­ми­че­ской си­сте­мы хо­ло­диль­ни­ка не­нуж­ной теп­ло­ты (за­кры­той на­зы­ва­ют такую си­сте­му, ко­то­рая об­ме­ни­ва­ет­ся с окру­жа­ю­щим про­стран­ством энер­ги­ей, но не об­ме­ни­ва­ет­ся ве­ще­ством).

Хлад­агент – это ве­ще­ство, цир­ку­ли­ру­ю­щее в си­сте­ме хо­ло­диль­ни­ка. Имен­но хлад­агент, как ясно из рас­смот­рен­ной выше прин­ци­пи­аль­ной схемы про­стей­ше­го хо­ло­диль­ни­ка, пе­ре­но­сит теп­ло­ту от воз­ду­ха внут­ри ка­ме­ры в окру­жа­ю­щую среду. Хлад­аген­ты долж­ны от­ве­чать опре­де­лен­ным тре­бо­ва­ни­ям по своим фи­зи­че­ским свой­ствам. Осо­бен­но важно, чтобы тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния хлад­аген­та была в нуж­ных пре­де­лах (они опре­де­ля­ют­ся кон­струк­тив­ны­ми осо­бен­но­стя­ми кон­крет­но­го хо­ло­диль­ни­ка), а теп­ло­ем­кость – до­ста­точ­но вы­со­кой.

В со­вре­мен­ных бы­то­вых хо­ло­диль­ни­ках, после за­пре­та ока­зав­ших­ся раз­ру­ши­тель­ны­ми для озо­но­во­го слоя фре­о­нов, ис­поль­зу­ют­ся дру­гие ве­ще­ства, до­ста­точ­но хо­ро­шо вы­пол­ня­ю­щие функ­ции хлад­аген­тов. И если даже они не так хо­ро­ши в этом ка­че­стве, как были хо­ро­ши фре­о­ны, то для ко­неч­но­го по­ку­па­те­ля хо­ло­диль­ной тех­ни­ки это не имеет осо­бо­го зна­че­ния. Кон­струк­то­ры ком­пен­си­ру­ют не­до­стат­ки хлад­аген­тов по­вы­ше­ни­ем эф­фек­тив­но­сти ра­бо­ты ме­ха­ни­че­ской и элек­трон­ной си­стем хо­ло­диль­ни­ка.

Итак, после пол­но­го обо­ро­та хлад­аген­та по си­сте­ме хо­ло­диль­ный цикл за­вер­ша­ет­ся. В дело всту­па­ет элек­тро­ни­ка, ко­то­рая из­ме­ря­ет тем­пе­ра­ту­ру в хо­ло­диль­ной ка­ме­ре и срав­ни­ва­ет ее с то, что была за­про­грам­ми­ро­ва­на вла­дель­цем хо­ло­диль­ни­ка. Если они сов­па­да­ют, то ком­прес­сор на время оста­нав­ли­ва­ет­ся, если же нет – про­дол­жа­ет ра­бо­тать, цикл за цик­лом про­го­няя хлад­агент по тру­бам теп­ло­об­мен­ной си­сте­мы.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слов­ле­но ра­бо­той хо­ло­диль­ни­ка?

5.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Хо­ло­диль­ник

В про­стей­шем слу­чае ком­прес­си­он­ный хо­ло­диль­ник (а имен­но на этой си­сте­ме по­стро­е­ны все бы­то­вые аг­ре­га­ты) пред­став­ля­ет собой ка­ме­ру, в ко­то­рой на­хо­дит­ся ис­па­ри­тель. Это ме­тал­ли­че­ский «ящи­чек», в ко­то­ром про­ис­хо­дит пе­ре­ход хлад­аген­та из жид­ко­го со­сто­я­ния в га­зо­об­раз­ное. Жид­кий хлад­агент, по­па­дая в ис­па­ри­тель, на­чи­на­ет ак­тив­но ис­па­рять­ся, от­би­рая теп­ло­ту у един­ствен­но­го до­ступ­но­го ис­точ­ни­ка – ме­тал­ли­че­ских сте­нок ис­па­ри­те­ля, ко­то­рый, в свою оче­редь, охла­жда­ет воз­дух внут­ри ка­ме­ры хо­ло­диль­ни­ка. Затем пары хлад­аген­та вы­са­сы­ва­ют­ся из ис­па­ри­те­ля ком­прес­со­ром, после чего кон­ден­си­ру­ют­ся, пре­вра­ща­ясь об­рат­но в жид­кость. Это про­ис­хо­дит под дей­стви­ем вы­со­ко­го дав­ле­ния, со­зда­ва­е­мо­го ком­прес­со­ром (элек­тро­мо­то­ром, обес­пе­чи­ва­ю­щим дав­ле­ние). Со­глас­но за­ко­нам тер­мо­ди­на­ми­ки, при кон­ден­са­ции под воз­дей­стви­ем дав­ле­ния про­ис­хо­дит по­вы­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры. На­гре­тый жид­кий хлад­агент (на­хо­дя­щий­ся под вы­со­ким дав­ле­ни­ем, что ме­ша­ет ему ис­па­рить­ся) про­хо­дит по из­ви­вам тру­бок теп­ло­об­мен­ни­ка, рас­по­ло­жен­ных сна­ру­жи на зад­ней стен­ке хо­ло­диль­ни­ка, от­да­вая теп­ло­ту окру­жа­ю­ще­му воз­ду­ху. Имен­но на этой ста­дии про­ис­хо­дит уда­ле­ние из за­кры­той тер­мо­ди­на­ми­че­ской си­сте­мы хо­ло­диль­ни­ка не­нуж­ной теп­ло­ты (за­кры­той на­зы­ва­ют такую си­сте­му, ко­то­рая об­ме­ни­ва­ет­ся с окру­жа­ю­щим про­стран­ством энер­ги­ей, но не об­ме­ни­ва­ет­ся ве­ще­ством).

Хлад­агент – это ве­ще­ство, цир­ку­ли­ру­ю­щее в си­сте­ме хо­ло­диль­ни­ка. Имен­но хлад­агент, как ясно из рас­смот­рен­ной выше прин­ци­пи­аль­ной схемы про­стей­ше­го хо­ло­диль­ни­ка, пе­ре­но­сит теп­ло­ту от воз­ду­ха внут­ри ка­ме­ры в окру­жа­ю­щую среду. Хлад­аген­ты долж­ны от­ве­чать опре­де­лен­ным тре­бо­ва­ни­ям по своим фи­зи­че­ским свой­ствам. Осо­бен­но важно, чтобы тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния хлад­аген­та была в нуж­ных пре­де­лах (они опре­де­ля­ют­ся кон­струк­тив­ны­ми осо­бен­но­стя­ми кон­крет­но­го хо­ло­диль­ни­ка), а теп­ло­ем­кость – до­ста­точ­но вы­со­кой.

В со­вре­мен­ных бы­то­вых хо­ло­диль­ни­ках, после за­пре­та ока­зав­ших­ся раз­ру­ши­тель­ны­ми для озо­но­во­го слоя фре­о­нов, ис­поль­зу­ют­ся дру­гие ве­ще­ства, до­ста­точ­но хо­ро­шо вы­пол­ня­ю­щие функ­ции хлад­аген­тов. И если даже они не так хо­ро­ши в этом ка­че­стве, как были хо­ро­ши фре­о­ны, то для ко­неч­но­го по­ку­па­те­ля хо­ло­диль­ной тех­ни­ки это не имеет осо­бо­го зна­че­ния. Кон­струк­то­ры ком­пен­си­ру­ют не­до­стат­ки хлад­аген­тов по­вы­ше­ни­ем эф­фек­тив­но­сти ра­бо­ты ме­ха­ни­че­ской и элек­трон­ной си­стем хо­ло­диль­ни­ка.

Итак, после пол­но­го обо­ро­та хлад­аген­та по си­сте­ме хо­ло­диль­ный цикл за­вер­ша­ет­ся. В дело всту­па­ет элек­тро­ни­ка, ко­то­рая из­ме­ря­ет тем­пе­ра­ту­ру в хо­ло­диль­ной ка­ме­ре и срав­ни­ва­ет ее с то, что была за­про­грам­ми­ро­ва­на вла­дель­цем хо­ло­диль­ни­ка. Если они сов­па­да­ют, то ком­прес­сор на время оста­нав­ли­ва­ет­ся, если же нет – про­дол­жа­ет ра­бо­тать, цикл за цик­лом про­го­няя хлад­агент по тру­бам теп­ло­об­мен­ной си­сте­мы.

Какой цикл обу­слов­ли­ва­ет ра­бо­ту хо­ло­диль­ни­ка?

6.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Дви­га­тель внут­рен­не­го сго­ра­ния

Глав­ная осо­бен­ность лю­бо­го дви­га­те­ля внут­рен­не­го сго­ра­ния со­сто­ит в том, что топ­ли­во вос­пла­ме­ня­ет­ся не­по­сред­ствен­но внут­ри его ра­бо­чей ка­ме­ры, а не в до­пол­ни­тель­ных внеш­них но­си­те­лях. В про­цес­се ра­бо­ты хи­ми­че­ская и теп­ло­вая энер­гия от сго­ра­ния топ­ли­ва пре­об­ра­зу­ет­ся в ме­ха­ни­че­скую ра­бо­ту. Прин­цип ра­бо­ты ДВС ос­но­ван на фи­зи­че­ском эф­фек­те теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния газов, ко­то­рое об­ра­зу­ет­ся в про­цес­се сго­ра­ния топ­лив­но-воз­душ­ной смеси под дав­ле­ни­ем внут­ри ци­лин­дров дви­га­те­ля.

При пуске дви­га­те­ля в его ци­лин­дры через впуск­ные кла­па­ны впрыс­ки­ва­ет­ся воз­душ­но-топ­лив­ная смесь и вос­пла­ме­ня­ет­ся там от искры свечи за­жи­га­ния. При сго­ра­нии и теп­ло­вом рас­ши­ре­нии газов от из­бы­точ­но­го дав­ле­ния пор­шень при­хо­дит в дви­же­ние, пе­ре­да­вая ме­ха­ни­че­скую ра­бо­ту на вра­ще­ние ко­лен­ва­ла. Ра­бо­та порш­не­во­го дви­га­те­ля внут­рен­не­го сго­ра­ния осу­ществ­ля­ет­ся цик­ли­че­ски. Дан­ные циклы по­вто­ря­ют­ся с ча­сто­той не­сколь­ко сотен раз в ми­ну­ту. Это обес­пе­чи­ва­ет не­пре­рыв­ное по­сту­па­тель­ное вра­ще­ние вы­хо­дя­ще­го из дви­га­те­ля ко­лен­ча­то­го вала.

Такт  — это ра­бо­чий про­цесс, про­ис­хо­дя­щий в дви­га­те­ле за один ход порш­ня, точ­нее, за одно его дви­же­ние в одном на­прав­ле­нии, вверх или вниз. Цикл  — это со­во­куп­ность так­тов, по­вто­ря­ю­щих­ся в опре­делённой по­сле­до­ва­тель­но­сти. По ко­ли­че­ству так­тов в пре­де­лах од­но­го ра­бо­че­го цикла ДВС под­раз­де­ля­ют­ся на двух­такт­ные (цикл осу­ществ­ля­ет­ся за один обо­рот ко­лен­ва­ла и два хода порш­ня) и четырёхтакт­ные (за два обо­ро­та ко­лен­ва­ла и че­ты­ре ходя порш­ня). При этом, как в тех, так и в дру­гих дви­га­те­лях, ра­бо­чий про­цесс идёт по сле­ду­ю­ще­му плану: впуск; сжа­тие; сго­ра­ние; рас­ши­ре­ние и вы­пуск.

В двух­такт­ных ДВС ра­бо­та порш­ня огра­ни­чи­ва­ет­ся двумя так­та­ми, он со­вер­ша­ет го­раз­до мень­шее, чем в четырёхтакт­ном дви­га­те­ле, ко­ли­че­ство дви­же­ний за опре­делённую еди­ни­цу вре­ме­ни. Ми­ни­ми­зи­ру­ют­ся по­те­ри на тре­ние. Од­на­ко вы­де­ля­ет­ся боль­шая теп­ло­вая энер­гия, и двух­такт­ные дви­га­те­ли быст­рей и силь­нее гре­ют­ся. В двух­такт­ных дви­га­те­лях пор­шень за­ме­ня­ет собой кла­пан­ный ме­ха­низм га­зо­рас­пре­де­ле­ния, в ходе сво­е­го дви­же­ния в опре­делённые мо­мен­ты от­кры­вая и за­кры­вая ра­бо­чие от­вер­стия впус­ка и вы­пус­ка в ци­лин­дре. Худ­ший, по срав­не­нию с четырёхтакт­ным дви­га­те­лем, га­зо­об­мен яв­ля­ет­ся глав­ным не­до­стат­ком двух­такт­ной си­сте­мы ДВС. В мо­мент уда­ле­ния вы­хлоп­ных газов те­ря­ет­ся опре­делённый про­цент не толь­ко ра­бо­че­го ве­ще­ства, но и мощ­но­сти. Сфе­ра­ми прак­ти­че­ско­го при­ме­не­ния двух­такт­ных дви­га­те­лей внут­рен­не­го сго­ра­ния стали мо­пе­ды и мо­то­рол­ле­ры; ло­доч­ные мо­то­ры, га­зо­но­ко­сил­ки, бен­зо­пи­лы и т. п. ма­ло­мощ­ная тех­ни­ка.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слов­ле­но ра­бо­той дви­га­те­ля внут­рен­не­го сго­ра­ния?

7.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Дви­га­тель внут­рен­не­го сго­ра­ния

Глав­ная осо­бен­ность лю­бо­го дви­га­те­ля внут­рен­не­го сго­ра­ния со­сто­ит в том, что топ­ли­во вос­пла­ме­ня­ет­ся не­по­сред­ствен­но внут­ри его ра­бо­чей ка­ме­ры, а не в до­пол­ни­тель­ных внеш­них но­си­те­лях. В про­цес­се ра­бо­ты хи­ми­че­ская и теп­ло­вая энер­гия от сго­ра­ния топ­ли­ва пре­об­ра­зу­ет­ся в ме­ха­ни­че­скую ра­бо­ту. Прин­цип ра­бо­ты ДВС ос­но­ван на фи­зи­че­ском эф­фек­те теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния газов, ко­то­рое об­ра­зу­ет­ся в про­цес­се сго­ра­ния топ­лив­но-воз­душ­ной смеси под дав­ле­ни­ем внут­ри ци­лин­дров дви­га­те­ля.

При пуске дви­га­те­ля в его ци­лин­дры через впуск­ные кла­па­ны впрыс­ки­ва­ет­ся воз­душ­но-топ­лив­ная смесь и вос­пла­ме­ня­ет­ся там от искры свечи за­жи­га­ния. При сго­ра­нии и теп­ло­вом рас­ши­ре­нии газов от из­бы­точ­но­го дав­ле­ния пор­шень при­хо­дит в дви­же­ние, пе­ре­да­вая ме­ха­ни­че­скую ра­бо­ту на вра­ще­ние ко­лен­ва­ла. Ра­бо­та порш­не­во­го дви­га­те­ля внут­рен­не­го сго­ра­ния осу­ществ­ля­ет­ся цик­ли­че­ски. Дан­ные циклы по­вто­ря­ют­ся с ча­сто­той не­сколь­ко сотен раз в ми­ну­ту. Это обес­пе­чи­ва­ет не­пре­рыв­ное по­сту­па­тель­ное вра­ще­ние вы­хо­дя­ще­го из дви­га­те­ля ко­лен­ча­то­го вала.

Такт  — это ра­бо­чий про­цесс, про­ис­хо­дя­щий в дви­га­те­ле за один ход порш­ня, точ­нее, за одно его дви­же­ние в одном на­прав­ле­нии, вверх или вниз. Цикл  — это со­во­куп­ность так­тов, по­вто­ря­ю­щих­ся в опре­делённой по­сле­до­ва­тель­но­сти. По ко­ли­че­ству так­тов в пре­де­лах од­но­го ра­бо­че­го цикла ДВС под­раз­де­ля­ют­ся на двух­такт­ные (цикл осу­ществ­ля­ет­ся за один обо­рот ко­лен­ва­ла и два хода порш­ня) и четырёхтакт­ные (за два обо­ро­та ко­лен­ва­ла и че­ты­ре ходя порш­ня). При этом, как в тех, так и в дру­гих дви­га­те­лях, ра­бо­чий про­цесс идёт по сле­ду­ю­ще­му плану: впуск; сжа­тие; сго­ра­ние; рас­ши­ре­ние и вы­пуск.

В двух­такт­ных ДВС ра­бо­та порш­ня огра­ни­чи­ва­ет­ся двумя так­та­ми, он со­вер­ша­ет го­раз­до мень­шее, чем в четырёхтакт­ном дви­га­те­ле, ко­ли­че­ство дви­же­ний за опре­делённую еди­ни­цу вре­ме­ни. Ми­ни­ми­зи­ру­ют­ся по­те­ри на тре­ние. Од­на­ко вы­де­ля­ет­ся боль­шая теп­ло­вая энер­гия, и двух­такт­ные дви­га­те­ли быст­рей и силь­нее гре­ют­ся. В двух­такт­ных дви­га­те­лях пор­шень за­ме­ня­ет собой кла­пан­ный ме­ха­низм га­зо­рас­пре­де­ле­ния, в ходе сво­е­го дви­же­ния в опре­делённые мо­мен­ты от­кры­вая и за­кры­вая ра­бо­чие от­вер­стия впус­ка и вы­пус­ка в ци­лин­дре. Худ­ший, по срав­не­нию с четырёхтакт­ным дви­га­те­лем, га­зо­об­мен яв­ля­ет­ся глав­ным не­до­стат­ком двух­такт­ной си­сте­мы ДВС. В мо­мент уда­ле­ния вы­хлоп­ных газов те­ря­ет­ся опре­делённый про­цент не толь­ко ра­бо­че­го ве­ще­ства, но и мощ­но­сти. Сфе­ра­ми прак­ти­че­ско­го при­ме­не­ния двух­такт­ных дви­га­те­лей внут­рен­не­го сго­ра­ния стали мо­пе­ды и мо­то­рол­ле­ры; ло­доч­ные мо­то­ры, га­зо­но­ко­сил­ки, бен­зо­пи­лы и т. п. ма­ло­мощ­ная тех­ни­ка.

Какое фи­зи­че­ское пре­об­ра­зо­ва­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты дви­га­те­ля внут­рен­не­го сго­ра­ния?

8.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Лампа на­ка­ли­ва­ния

Лампа на­ка­ли­ва­ния  — ис­точ­ник света, в ко­то­ром про­ис­хо­дит пре­об­ра­зо­ва­ние элек­три­че­ской энер­гии в све­то­вую в ре­зуль­та­те силь­но на­гре­той ме­тал­ли­че­ской спи­ра­ли при про­те­ка­нии через неё элек­три­че­ско­го тока.

В лампе на­ка­ли­ва­ния ис­поль­зу­ет­ся эф­фект на­гре­ва­ния про­вод­ни­ка (нити на­ка­ли­ва­ния) при про­те­ка­нии через него элек­три­че­ско­го тока (теп­ло­вое дей­ствие тока). Тем­пе­ра­ту­ра воль­фра­мо­вой нити на­ка­ла резко воз­рас­та­ет после вклю­че­ния тока. Нить из­лу­ча­ет элек­тро­маг­нит­ное теп­ло­вое из­лу­че­ние в со­от­вет­ствии с за­ко­ном План­ка. Функ­ция План­ка имеет мак­си­мум, по­ло­же­ние ко­то­ро­го на шкале длин волн за­ви­сит от тем­пе­ра­ту­ры. Этот мак­си­мум сдви­га­ет­ся с по­вы­ше­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры в сто­ро­ну мень­ших длин волн (закон сме­ще­ния Вина). Для по­лу­че­ния ви­ди­мо­го из­лу­че­ния не­об­хо­ди­мо, чтобы тем­пе­ра­ту­ра была по­ряд­ка не­сколь­ких тысяч гра­ду­сов, в иде­а­ле 5770 K (тем­пе­ра­ту­ра по­верх­но­сти Солн­ца). Чем мень­ше тем­пе­ра­ту­ра, тем мень­ше доля ви­ди­мо­го света и тем более «крас­ным» ка­жет­ся из­лу­че­ние.

Часть по­треб­ля­е­мой элек­три­че­ской энер­гии лампа на­ка­ли­ва­ния пре­об­ра­зу­ет в из­лу­че­ние, часть ухо­дит в ре­зуль­та­те про­цес­сов теп­ло­про­вод­но­сти и кон­век­ции. Толь­ко малая доля из­лу­че­ния лежит в об­ла­сти ви­ди­мо­го света, ос­нов­ная доля при­хо­дит­ся на ин­фра­крас­ное из­лу­че­ние. Для по­вы­ше­ния КПД лампы и по­лу­че­ния мак­си­маль­но «бе­ло­го» света не­об­хо­ди­мо по­вы­шать тем­пе­ра­ту­ру нити на­ка­ла, ко­то­рая в свою оче­редь огра­ни­че­на свой­ства­ми ма­те­ри­а­ла нити  — тем­пе­ра­ту­рой плав­ле­ния. Иде­аль­ная тем­пе­ра­ту­ра в 5770 K не­до­сти­жи­ма, т. к. при такой тем­пе­ра­ту­ре любой из­вест­ный ма­те­ри­ал пла­вит­ся, раз­ру­ша­ет­ся и пе­ре­стаёт про­во­дить элек­три­че­ский ток. В со­вре­мен­ных лам­пах на­ка­ли­ва­ния при­ме­ня­ют ма­те­ри­а­лы с мак­си­маль­ны­ми тем­пе­ра­ту­ра­ми плав­ле­ния  — воль­фрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C).

При прак­ти­че­ски до­сти­жи­мых тем­пе­ра­ту­рах 2300—2900 °C из­лу­ча­ет­ся да­ле­ко не белый и не днев­ной свет. По этой при­чи­не лампы на­ка­ли­ва­ния ис­пус­ка­ют свет, ко­то­рый ка­жет­ся более «желто-крас­ным», чем днев­ной свет. Для ха­рак­те­ри­сти­ки ка­че­ства света ис­поль­зу­ет­ся т. н. цве­то­вая тем­пе­ра­ту­ра.

В обыч­ном воз­ду­хе при таких тем­пе­ра­ту­рах воль­фрам мгно­вен­но пре­вра­тил­ся бы в оксид. По этой при­чи­не воль­фра­мо­вая нить за­щи­ще­на стек­лян­ной кол­бой, за­пол­нен­ной ней­траль­ным газом (обыч­но ар­го­ном). Пер­вые лампы де­ла­лись с ва­ку­у­ми­ро­ван­ны­ми кол­ба­ми. Од­на­ко в ва­ку­у­ме при вы­со­ких тем­пе­ра­ту­рах воль­фрам быст­ро ис­па­ря­ет­ся, делая нить тонь­ше и за­тем­няя стек­лян­ную колбу при оса­жде­нии на ней. Позд­нее колбы стали за­пол­нять хи­ми­че­ски ней­траль­ны­ми га­за­ми. Ва­ку­ум­ные колбы сей­час ис­поль­зу­ют толь­ко для ламп малой мощ­но­сти.

Какое фи­зи­че­ское пре­об­ра­зо­ва­ние обу­слов­ле­но ра­бо­той лампы на­ка­ли­ва­ния?

9.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Лампа на­ка­ли­ва­ния

Лампа на­ка­ли­ва­ния  — ис­точ­ник света, в ко­то­ром про­ис­хо­дит пре­об­ра­зо­ва­ние элек­три­че­ской энер­гии в све­то­вую в ре­зуль­та­те силь­но на­гре­той ме­тал­ли­че­ской спи­ра­ли при про­те­ка­нии через неё элек­три­че­ско­го тока.

В лампе на­ка­ли­ва­ния ис­поль­зу­ет­ся эф­фект на­гре­ва­ния про­вод­ни­ка (нити на­ка­ли­ва­ния) при про­те­ка­нии через него элек­три­че­ско­го тока (теп­ло­вое дей­ствие тока). Тем­пе­ра­ту­ра воль­фра­мо­вой нити на­ка­ла резко воз­рас­та­ет после вклю­че­ния тока. Нить из­лу­ча­ет элек­тро­маг­нит­ное теп­ло­вое из­лу­че­ние в со­от­вет­ствии с за­ко­ном План­ка. Функ­ция План­ка имеет мак­си­мум, по­ло­же­ние ко­то­ро­го на шкале длин волн за­ви­сит от тем­пе­ра­ту­ры. Этот мак­си­мум сдви­га­ет­ся с по­вы­ше­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры в сто­ро­ну мень­ших длин волн (закон сме­ще­ния Вина). Для по­лу­че­ния ви­ди­мо­го из­лу­че­ния не­об­хо­ди­мо, чтобы тем­пе­ра­ту­ра была по­ряд­ка не­сколь­ких тысяч гра­ду­сов, в иде­а­ле 5770 K (тем­пе­ра­ту­ра по­верх­но­сти Солн­ца). Чем мень­ше тем­пе­ра­ту­ра, тем мень­ше доля ви­ди­мо­го света и тем более «крас­ным» ка­жет­ся из­лу­че­ние.

Часть по­треб­ля­е­мой элек­три­че­ской энер­гии лампа на­ка­ли­ва­ния пре­об­ра­зу­ет в из­лу­че­ние, часть ухо­дит в ре­зуль­та­те про­цес­сов теп­ло­про­вод­но­сти и кон­век­ции. Толь­ко малая доля из­лу­че­ния лежит в об­ла­сти ви­ди­мо­го света, ос­нов­ная доля при­хо­дит­ся на ин­фра­крас­ное из­лу­че­ние. Для по­вы­ше­ния КПД лампы и по­лу­че­ния мак­си­маль­но «бе­ло­го» света не­об­хо­ди­мо по­вы­шать тем­пе­ра­ту­ру нити на­ка­ла, ко­то­рая в свою оче­редь огра­ни­че­на свой­ства­ми ма­те­ри­а­ла нити  — тем­пе­ра­ту­рой плав­ле­ния. Иде­аль­ная тем­пе­ра­ту­ра в 5770 K не­до­сти­жи­ма, т. к. при такой тем­пе­ра­ту­ре любой из­вест­ный ма­те­ри­ал пла­вит­ся, раз­ру­ша­ет­ся и пе­ре­стаёт про­во­дить элек­три­че­ский ток. В со­вре­мен­ных лам­пах на­ка­ли­ва­ния при­ме­ня­ют ма­те­ри­а­лы с мак­си­маль­ны­ми тем­пе­ра­ту­ра­ми плав­ле­ния  — воль­фрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C).

При прак­ти­че­ски до­сти­жи­мых тем­пе­ра­ту­рах 2300—2900 °C из­лу­ча­ет­ся да­ле­ко не белый и не днев­ной свет. По этой при­чи­не лампы на­ка­ли­ва­ния ис­пус­ка­ют свет, ко­то­рый ка­жет­ся более «желто-крас­ным», чем днев­ной свет. Для ха­рак­те­ри­сти­ки ка­че­ства света ис­поль­зу­ет­ся т. н. цве­то­вая тем­пе­ра­ту­ра.

В обыч­ном воз­ду­хе при таких тем­пе­ра­ту­рах воль­фрам мгно­вен­но пре­вра­тил­ся бы в оксид. По этой при­чи­не воль­фра­мо­вая нить за­щи­ще­на стек­лян­ной кол­бой, за­пол­нен­ной ней­траль­ным газом (обыч­но ар­го­ном). Пер­вые лампы де­ла­лись с ва­ку­у­ми­ро­ван­ны­ми кол­ба­ми. Од­на­ко в ва­ку­у­ме при вы­со­ких тем­пе­ра­ту­рах воль­фрам быст­ро ис­па­ря­ет­ся, делая нить тонь­ше и за­тем­няя стек­лян­ную колбу при оса­жде­нии на ней. Позд­нее колбы стали за­пол­нять хи­ми­че­ски ней­траль­ны­ми га­за­ми. Ва­ку­ум­ные колбы сей­час ис­поль­зу­ют толь­ко для ламп малой мощ­но­сти.

Какой фи­зи­че­ский эф­фект лежит в ос­но­ве ра­бо­ты лампы на­ка­ли­ва­ния?

10.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Элек­три­че­ский чай­ник

Элек­три­че­ские чай­ни­ки давно и проч­но вошли в жизнь со­вре­мен­ных людей. Они ис­поль­зу­ют­ся не толь­ко в офи­сах, но и в до­маш­них усло­ви­ях, по­сте­пен­но вы­тес­няя клас­си­че­ские чай­ни­ки обыч­ной кон­струк­ции. Не­смот­ря на огром­ное раз­но­об­ра­зие мо­де­лей, каж­дый элек­тро­чай­ник имеет общий прин­цип ра­бо­ты.

Для из­го­тов­ле­ния со­вре­мен­ных элек­тро­чай­ни­ков, чаще всего, ис­поль­зу­ет­ся тер­мо­стой­кая пласт­мас­са или не­ржа­ве­ю­щая сталь. Боль­шин­ство мо­де­лей обо­ру­до­ва­но функ­ци­ей ав­то­ма­ти­че­ско­го от­клю­че­ния. Вся ра­бо­та элек­тро­чай­ни­ка ос­но­ва­на на на­гре­ва­нии воды, по­ме­щен­ной в спе­ци­аль­ную колбу. Сам про­цесс на­гре­ва­ния осу­ществ­ля­ет­ся на­гре­ва­тель­ным эле­мен­том, за­креп­лен­ным к кор­пу­су раз­ны­ми спо­со­ба­ми. При по­вре­жде­нии кре­пеж­ных эле­мен­тов может воз­ник­нуть про­бле­ма про­те­ка­ния воды. В боль­шин­стве со­вре­мен­ных элек­три­че­ских чай­ни­ков, уста­нав­ли­ва­ют­ся дис­ко­вые на­гре­ва­тель­ные эле­мен­ты.

При за­ки­па­нии воды, про­ис­хо­дит со­при­кос­но­ве­ние пара через не­боль­шое от­вер­стие с би­ме­тал­ли­че­ским эле­мен­том. В ре­зуль­та­те, пла­стин­ка из­ги­ба­ет­ся и ока­зы­ва­ет воз­дей­ствие на вы­клю­ча­тель. В не­ко­то­рых мо­де­лях име­ет­ся спе­ци­аль­ная за­щи­та, ко­то­рая сра­ба­ты­ва­ет и от­клю­ча­ет элек­тро­чай­ник в слу­чае пол­но­го вы­ки­па­ния воды. Уро­вень воды в элек­тро­чай­ни­ке кон­тро­ли­ру­ет­ся с по­мо­щью ин­ди­ка­то­ра. Для того, чтобы сэко­но­мить элек­тро­энер­гию и как можно доль­ше со­хра­нить тепло, мно­гие кон­струк­ции чай­ни­ков ис­поль­зу­ют прин­цип тер­мо­са. В этом слу­чае, про­ис­хо­дит не толь­ко на­гре­ва­ние воды в колбе, но и по­сле­ду­ю­щее под­дер­жа­ние ее по­сто­ян­ной тем­пе­ра­ту­ры. Это осо­бен­но ак­ту­аль­но для боль­ших семей, где по­сто­ян­но тре­бу­ет­ся го­ря­чая вода.

В ос­но­ва­нии са­мо­го чай­ни­ка име­ют­ся спе­ци­аль­ные кон­так­ты, ко­то­рые со­еди­ня­ют­ся вме­сте с кон­так­та­ми, рас­по­ло­жен­ны­ми на под­став­ке  — таким об­ра­зом про­ис­хо­дит за­мы­ка­ние цепи и разо­грев на­гре­ва­тель­но­го эле­мен­та. После этого элек­три­че­ство про­хо­дит через тер­мо­вы­клю­ча­тель  — устрой­ство, ко­то­рое поз­во­ля­ет чай­ни­ку вы­клю­чать­ся при до­сти­же­нии опре­де­лен­ной тем­пе­ра­ту­ры (как пра­ви­ло, тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния). Также в стан­дарт­ной цепи есть и вы­клю­ча­тель теп­ло­вой за­щи­ты, ко­то­рый вклю­чен по­сто­ян­но и за­дей­ству­ет­ся толь­ко в том слу­чае, если поль­зо­ва­тель вклю­чил пу­стой чай­ник. С обо­зна­чен­ных вы­клю­ча­те­лей элек­три­че­ство про­хо­дит не­по­сред­ствен­но на элек­тро­на­гре­ва­тель­ных эле­мент (ко­то­рый также на­зы­ва­ют ТЭН).

При вклю­че­нии при­бо­ра по­сред­ством на­жа­тия на вы­клю­ча­тель на элек­три­че­ский тэн по­да­ет­ся на­пря­же­ние от сети, на ос­но­ва­нии чего про­ис­хо­дит фи­зи­че­ский про­цесс на­гре­ва эле­мен­та тэна (спи­ра­ли, ко­то­рая рас­по­ло­же­на внут­ри кор­пу­са тэна). Далее на­гре­тая вода ста­но­вить­ся легче хо­лод­ной и под­ни­ма­ет­ся к верху, а хо­лод­ная опус­ка­ет­ся вниз. Такое дей­ствие про­ис­хо­дит до тех пор, пока элек­три­че­ский тэн пе­ре­да­ет свою теп­ло­вую мощ­ность окру­жа­ю­щей его в колбе воде. В иде­а­ле вода долж­на на­гре­вать­ся до 100 гра­ду­сов по Цель­сию, но на прак­ти­ке на­грев про­ис­хо­дит до 93 – 97 гра­ду­сов, т. к. в воде при­сут­ству­ют раз­лич­ные при­ме­си, уве­ли­чи­ва­ю­щие ее плот­ность.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние свя­за­но с ра­бо­той элек­тро­чай­ни­ка?

11.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Элек­три­че­ский чай­ник

Элек­три­че­ские чай­ни­ки давно и проч­но вошли в жизнь со­вре­мен­ных людей. Они ис­поль­зу­ют­ся не толь­ко в офи­сах, но и в до­маш­них усло­ви­ях, по­сте­пен­но вы­тес­няя клас­си­че­ские чай­ни­ки обыч­ной кон­струк­ции. Не­смот­ря на огром­ное раз­но­об­ра­зие мо­де­лей, каж­дый элек­тро­чай­ник имеет общий прин­цип ра­бо­ты.

Для из­го­тов­ле­ния со­вре­мен­ных элек­тро­чай­ни­ков, чаще всего, ис­поль­зу­ет­ся тер­мо­стой­кая пласт­мас­са или не­ржа­ве­ю­щая сталь. Боль­шин­ство мо­де­лей обо­ру­до­ва­но функ­ци­ей ав­то­ма­ти­че­ско­го от­клю­че­ния. Вся ра­бо­та элек­тро­чай­ни­ка ос­но­ва­на на на­гре­ва­нии воды, по­ме­щен­ной в спе­ци­аль­ную колбу. Сам про­цесс на­гре­ва­ния осу­ществ­ля­ет­ся на­гре­ва­тель­ным эле­мен­том, за­креп­лен­ным к кор­пу­су раз­ны­ми спо­со­ба­ми. При по­вре­жде­нии кре­пеж­ных эле­мен­тов может воз­ник­нуть про­бле­ма про­те­ка­ния воды. В боль­шин­стве со­вре­мен­ных элек­три­че­ских чай­ни­ков, уста­нав­ли­ва­ют­ся дис­ко­вые на­гре­ва­тель­ные эле­мен­ты.

При за­ки­па­нии воды, про­ис­хо­дит со­при­кос­но­ве­ние пара через не­боль­шое от­вер­стие с би­ме­тал­ли­че­ским эле­мен­том. В ре­зуль­та­те, пла­стин­ка из­ги­ба­ет­ся и ока­зы­ва­ет воз­дей­ствие на вы­клю­ча­тель. В не­ко­то­рых мо­де­лях име­ет­ся спе­ци­аль­ная за­щи­та, ко­то­рая сра­ба­ты­ва­ет и от­клю­ча­ет элек­тро­чай­ник в слу­чае пол­но­го вы­ки­па­ния воды. Уро­вень воды в элек­тро­чай­ни­ке кон­тро­ли­ру­ет­ся с по­мо­щью ин­ди­ка­то­ра. Для того, чтобы сэко­но­мить элек­тро­энер­гию и как можно доль­ше со­хра­нить тепло, мно­гие кон­струк­ции чай­ни­ков ис­поль­зу­ют прин­цип тер­мо­са. В этом слу­чае, про­ис­хо­дит не толь­ко на­гре­ва­ние воды в колбе, но и по­сле­ду­ю­щее под­дер­жа­ние ее по­сто­ян­ной тем­пе­ра­ту­ры. Это осо­бен­но ак­ту­аль­но для боль­ших семей, где по­сто­ян­но тре­бу­ет­ся го­ря­чая вода.

В ос­но­ва­нии са­мо­го чай­ни­ка име­ют­ся спе­ци­аль­ные кон­так­ты, ко­то­рые со­еди­ня­ют­ся вме­сте с кон­так­та­ми, рас­по­ло­жен­ны­ми на под­став­ке  — таким об­ра­зом про­ис­хо­дит за­мы­ка­ние цепи и разо­грев на­гре­ва­тель­но­го эле­мен­та. После этого элек­три­че­ство про­хо­дит через тер­мо­вы­клю­ча­тель  — устрой­ство, ко­то­рое поз­во­ля­ет чай­ни­ку вы­клю­чать­ся при до­сти­же­нии опре­де­лен­ной тем­пе­ра­ту­ры (как пра­ви­ло, тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния). Также в стан­дарт­ной цепи есть и вы­клю­ча­тель теп­ло­вой за­щи­ты, ко­то­рый вклю­чен по­сто­ян­но и за­дей­ству­ет­ся толь­ко в том слу­чае, если поль­зо­ва­тель вклю­чил пу­стой чай­ник. С обо­зна­чен­ных вы­клю­ча­те­лей элек­три­че­ство про­хо­дит не­по­сред­ствен­но на элек­тро­на­гре­ва­тель­ных эле­мент (ко­то­рый также на­зы­ва­ют ТЭН).

При вклю­че­нии при­бо­ра по­сред­ством на­жа­тия на вы­клю­ча­тель на элек­три­че­ский тэн по­да­ет­ся на­пря­же­ние от сети, на ос­но­ва­нии чего про­ис­хо­дит фи­зи­че­ский про­цесс на­гре­ва эле­мен­та тэна (спи­ра­ли, ко­то­рая рас­по­ло­же­на внут­ри кор­пу­са тэна). Далее на­гре­тая вода ста­но­вить­ся легче хо­лод­ной и под­ни­ма­ет­ся к верху, а хо­лод­ная опус­ка­ет­ся вниз. Такое дей­ствие про­ис­хо­дит до тех пор, пока элек­три­че­ский тэн пе­ре­да­ет свою теп­ло­вую мощ­ность окру­жа­ю­щей его в колбе воде. В иде­а­ле вода долж­на на­гре­вать­ся до 100 гра­ду­сов по Цель­сию, но на прак­ти­ке на­грев про­ис­хо­дит до 93 – 97 гра­ду­сов, т. к. в воде при­сут­ству­ют раз­лич­ные при­ме­си, уве­ли­чи­ва­ю­щие ее плот­ность.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние свя­за­но с ра­бо­той вы­клю­ча­те­ля элек­тро­чай­ни­ка?

12.  
i

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту ядер­но­го ре­ак­то­ра?

Атом­ная стан­ция (АЭС)  — ядер­ная уста­нов­ка , ис­поль­зу­ю­щая для про­из­вод­ства энер­гии (чаще всего элек­три­че­ской) ядер­ный ре­ак­тор (ре­ак­то­ры), ком­плекс не­об­хо­ди­мых со­ору­же­ний и обо­ру­до­ва­ния.

Ядер­ный ре­ак­тор  — устрой­ство, пред­на­зна­чен­ное для ор­га­ни­за­ции управ­ля­е­мой са­мо­под­дер­жи­ва­ю­щей­ся цеп­ной ре­ак­ции де­ле­ния, ко­то­рая все­гда со­про­вож­да­ет­ся вы­де­ле­ни­ем энер­гии. Пре­вра­ще­ние ве­ще­ства со­про­вож­да­ет­ся вы­де­ле­ни­ем сво­бод­ной энер­гии лишь в том слу­чае, если ве­ще­ство об­ла­да­ет за­па­сом энер­гий. По­след­нее озна­ча­ет, что мик­ро­ча­сти­цы ве­ще­ства на­хо­дят­ся в со­сто­я­нии с энер­ги­ей покоя боль­шей, чем в дру­гом воз­мож­ном, пе­ре­ход в ко­то­рое су­ще­ству­ет. Са­мо­про­из­воль­но­му пе­ре­хо­ду все­гда пре­пят­ству­ет энер­ге­ти­че­ский ба­рьер, для пре­одо­ле­ния ко­то­ро­го мик­ро­ча­сти­ца долж­на по­лу­чить извне какое-то ко­ли­че­ство энер­гии  — энер­гии воз­буж­де­ния. Эк­зо­энер­ге­ти­че­ская ре­ак­ция со­сто­ит в том, что в сле­ду­ю­щем за воз­буж­де­ни­ем пре­вра­ще­нии вы­де­ля­ет­ся энер­гии боль­ше, чем тре­бу­ет­ся для воз­буж­де­ния про­цес­са. Су­ще­ству­ют два спо­со­ба пре­одо­ле­ния энер­ге­ти­че­ско­го ба­рье­ра: либо за счёт ки­не­ти­че­ской энер­гии стал­ки­ва­ю­щих­ся ча­стиц, либо за счёт энер­гии связи при­со­еди­ня­ю­щей­ся ча­сти­цы.

На ри­сун­ке по­ка­за­на схема ра­бо­ты атом­ной элек­тро­стан­ции с двух­кон­тур­ным во­до­во­дя­ным энер­ге­ти­че­ским ре­ак­то­ром . Энер­гия, вы­де­ля­е­мая в ак­тив­ной зоне ре­ак­то­ра, пе­ре­даётся теп­ло­но­си­те­лю пер­во­го кон­ту­ра. Далее теп­ло­но­си­тель по­сту­па­ет в теп­ло­об­мен­ник (па­ро­ге­не­ра­тор), где на­гре­ва­ет до ки­пе­ния воду вто­ро­го кон­ту­ра. По­лу­чен­ный при этом пар по­сту­па­ет в тур­би­ны , вра­ща­ю­щие элек­тро­ге­не­ра­то­ры . На вы­хо­де из тур­бин пар по­сту­па­ет в кон­ден­са­тор , где охла­жда­ет­ся боль­шим ко­ли­че­ством воды, по­сту­па­ю­щим из во­до­хра­ни­ли­ща.

Ком­пен­са­тор дав­ле­ния пред­став­ля­ет собой до­воль­но слож­ную и гро­мозд­кую кон­струк­цию, ко­то­рая слу­жит для вы­рав­ни­ва­ния ко­ле­ба­ний дав­ле­ния в кон­ту­ре во время ра­бо­ты ре­ак­то­ра, воз­ни­ка­ю­щих за счёт теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния теп­ло­но­си­те­ля. Дав­ле­ние в 1-м кон­ту­ре может до­хо­дить до 160 ат­мо­сфер ( ВВЭР-1000 ).

По­ми­мо воды, в раз­лич­ных ре­ак­то­рах в ка­че­стве теп­ло­но­си­те­ля могут при­ме­нять­ся также рас­пла­вы ме­тал­лов: на­трий , сви­нец, эв­тек­ти­че­ский сплав свин­ца с вис­му­том и др. Ис­поль­зо­ва­ние жид­ко­ме­тал­ли­че­ских теп­ло­но­си­те­лей поз­во­ля­ет упро­стить кон­струк­цию обо­лоч­ки ак­тив­ной зоны ре­ак­то­ра (в от­ли­чие от во­дя­но­го кон­ту­ра, дав­ле­ние в жид­ко­ме­тал­ли­че­ском кон­ту­ре не пре­вы­ша­ет ат­мо­сфер­ное), из­ба­вить­ся от ком­пен­са­то­ра дав­ле­ния.

Общее ко­ли­че­ство кон­ту­ров может ме­нять­ся для раз­лич­ных ре­ак­то­ров, схема на ри­сун­ке при­ве­де­на для ре­ак­то­ров типа ВВЭР (Водо-Во­дя­ной Энер­ге­ти­че­ский Ре­ак­тор). Ре­ак­то­ры типа РБМК (Ре­ак­тор Боль­шой Мощ­но­сти Ка­наль­но­го типа) ис­поль­зу­ет один во­дя­ной кон­тур, ре­ак­то­ры на быст­рых ней­тро­нах  — два на­три­е­вых и один во­дя­ной кон­ту­ры, пер­спек­тив­ные про­ек­ты ре­ак­тор­ных уста­но­вок СВБР-100 и БРЕСТ пред­по­ла­га­ют двух­кон­тур­ную схему, с тя­же­лым теп­ло­но­си­те­лем в пер­вом кон­ту­ре и водой во вто­ром.

В слу­чае не­воз­мож­но­сти ис­поль­зо­ва­ния боль­шо­го ко­ли­че­ства воды для кон­ден­са­ции пара, вме­сто ис­поль­зо­ва­ния во­до­хра­ни­ли­ща вода может охла­ждать­ся в спе­ци­аль­ных охла­ди­тель­ных баш­нях ( гра­дир­нях ), ко­то­рые бла­го­да­ря своим раз­ме­рам обыч­но яв­ля­ют­ся самой за­мет­ной ча­стью атом­ной элек­тро­стан­ции.

Любая ра­бо­та­ю­щая АЭС ока­зы­ва­ет вли­я­ние на окру­жа­ю­щую среду по четырём на­прав­ле­ни­ям:

• га­зо­об­раз­ные (в том числе ра­дио­ак­тив­ные) вы­бро­сы в ат­мо­сфе­ру;

• вы­бро­сы боль­шо­го ко­ли­че­ства тепла;

• рас­про­стра­не­ние во­круг АЭС жид­ких ра­дио­ак­тив­ных от­хо­дов.

• Со­зда­ние так на­зы­ва­е­мых ато­мо­гра­дов.

В про­цес­се ра­бо­ты ре­ак­то­ра АЭС сум­мар­ная ак­тив­ность де­ля­щих­ся ма­те­ри­а­лов воз­рас­та­ет в мил­ли­о­ны раз. Ко­ли­че­ство и со­став га­зо­аэро­золь­ных вы­бро­сов ра­ди­о­нук­ли­дов в ат­мо­сфе­ру за­ви­сит от типа ре­ак­то­ра, про­дол­жи­тель­но­сти экс­плу­а­та­ции, мощ­но­сти ре­ак­то­ра, эф­фек­тив­но­сти газо- и во­до­очист­ки. Га­зо­аэро­золь­ные вы­бро­сы про­хо­дят слож­ную си­сте­му очист­ки, не­об­хо­ди­мую для сни­же­ния их ак­тив­но­сти, а затем вы­бра­сы­ва­ют­ся в ат­мо­сфе­ру через вы­со­кую трубу, пред­на­зна­чен­ную для сни­же­ния их тем­пе­ра­ту­ры.

Ос­нов­ные ком­по­нен­ты га­зо­аэро­золь­ных вы­бро­сов  — ра­дио­ак­тив­ные инерт­ные газы, аэро­зо­ли ра­дио­ак­тив­ных про­дук­тов де­ле­ния и ак­ти­ви­ро­ван­ных про­дук­тов кор­ро­зии, ле­ту­чие со­еди­не­ния ра­дио­ак­тив­но­го йода. В общей слож­но­сти в ре­ак­то­ре АЭС из ура­но­во­го топ­ли­ва об­ра­зу­ют­ся по­сред­ством де­ле­ния ато­мов около 300 раз­лич­ных ра­ди­о­нук­ли­дов, из ко­то­рых более 30 могут по­пасть в ат­мо­сфе­ру.

13.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Фен

Фен  — элек­три­че­ский при­бор, вы­да­ю­щий на­прав­лен­ный поток на­гре­то­го воз­ду­ха. Важ­ней­шей осо­бен­но­стью фена яв­ля­ет­ся воз­мож­ность по­да­чи тепла точно в за­дан­ную об­ласть. Фен обыч­но вы­пол­ня­ет­ся в виде от­рез­ка трубы, внут­ри ко­то­рой рас­по­ла­га­ют­ся вен­ти­ля­тор и элек­тро­на­гре­ва­тель. Часто кор­пус фена осна­ща­ет­ся пи­сто­лет­ной ру­ко­ят­кой.

Вен­ти­ля­тор втя­ги­ва­ет воз­дух через один из сре­зов трубы, поток воз­ду­ха про­хо­дит мимо элек­тро­на­гре­ва­те­ля, на­гре­ва­ет­ся и по­ки­да­ет трубу через про­ти­во­по­лож­ный срез. На вы­ход­ной срез трубы фена могут быть уста­нов­ле­ны раз­лич­ные на­сад­ки, из­ме­ня­ю­щие кон­фи­гу­ра­цию воз­душ­но­го по­то­ка. Вход­ной срез обыч­но за­крыт решёткой для того, чтобы предот­вра­тить по­па­да­ние внутрь кор­пу­са фена круп­ных пред­ме­тов, на­при­мер паль­цев.

Ряд мо­де­лей фенов поз­во­ля­ет ре­гу­ли­ро­вать тем­пе­ра­ту­ру и ско­рость по­то­ка воз­ду­ха на вы­хо­де. Ре­гу­ли­ров­ка тем­пе­ра­ту­ры до­сти­га­ет­ся либо вклю­че­ни­ем па­рал­лель­но раз­лич­но­го числа на­гре­ва­те­лей, либо с по­мо­щью ре­гу­ли­ру­е­мо­го тер­мо­ста­та, либо из­ме­не­ни­ем ско­ро­сти по­то­ка.

Су­ще­ству­ют две ос­нов­ные раз­но­вид­но­сти фенов  — фен для сушки и уклад­ки волос и тех­ни­че­ский фен. Прин­цип их дей­ствия оди­на­ков, раз­ли­чие толь­ко в тем­пе­ра­ту­ре и ско­ро­сти по­то­ка воз­ду­ха на вы­хо­де при­бо­ра.

Тех­ни­че­ский фен от­ли­ча­ет­ся спо­соб­но­стью вы­да­вать поток воз­ду­ха, на­гре­то­го до тем­пе­ра­ту­ры около 300—500 °C, но с не­вы­со­кой ско­ро­стью. Раз­лич­ные мо­де­ли тех­ни­че­ских фенов могут иметь также и ре­жи­мы с более низ­кой тем­пе­ра­ту­рой воз­ду­ха, на­при­мер, 50 °C. Су­ще­ству­ют мо­де­ли, поз­во­ля­ю­щие по­лу­чать воз­дух с тем­пе­ра­ту­ра­ми в диа­па­зо­не 50—650 °C с шагом в 10 °C или плав­ной ре­гу­ли­ров­кой. Не­ко­то­рые мо­де­ли поз­во­ля­ют ре­гу­ли­ро­вать рас­ход воз­ду­ха.

Стро­и­тель­ный фен имеет боль­шое число при­ме­не­ний, в т. ч.:

• Сушка;

• По­до­грев кле­я­щих со­ста­вов перед на­не­се­ни­ем (в т. ч. и прямо на по­верх­но­сти, на ко­то­рую они на­но­сят­ся);

• По­до­грев кле­е­во­го слоя перед раз­де­ле­ни­ем скле­ен­ных де­та­лей (на­при­мер, уда­ле­ние на­кле­ек);

• По­до­грев не­ко­то­рых разъёмных ме­тал­ли­че­ских со­еди­не­ний перед их раз­бор­кой;

• По­до­грев тер­мо­пла­сто­вых де­та­лей для при­да­ния им формы (на­при­мер, гибка или по­сад­ка труб);

• Разо­грев по­кры­тий из лаков и кра­сок для их уда­ле­ния;

• Пайка и лу­же­ние ме­тал­лов;

• Свар­ка (пре­жде всего тер­мо­пла­стов);

• На­не­се­ние тер­мо­пла­стич­ных гер­ме­ти­ков;

• По­сад­ка тер­мо­ре­ак­тив­ной элек­тро­изо­ля­ции на про­во­дах;

• Роз­жиг углей в ман­га­ле;

• Ото­гре­ва­ние за­мерз­ших во­до­про­вод­ных труб;

• На­гре­ва­ние по­ли­эфир­ной или эпок­сид­ной смолы для более быст­ро­го отвер­де­ния.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту фена?

14.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Фен

Фен  — элек­три­че­ский при­бор, вы­да­ю­щий на­прав­лен­ный поток на­гре­то­го воз­ду­ха. Важ­ней­шей осо­бен­но­стью фена яв­ля­ет­ся воз­мож­ность по­да­чи тепла точно в за­дан­ную об­ласть. Фен обыч­но вы­пол­ня­ет­ся в виде от­рез­ка трубы, внут­ри ко­то­рой рас­по­ла­га­ют­ся вен­ти­ля­тор и элек­тро­на­гре­ва­тель. Часто кор­пус фена осна­ща­ет­ся пи­сто­лет­ной ру­ко­ят­кой.

Вен­ти­ля­тор втя­ги­ва­ет воз­дух через один из сре­зов трубы, поток воз­ду­ха про­хо­дит мимо элек­тро­на­гре­ва­те­ля, на­гре­ва­ет­ся и по­ки­да­ет трубу через про­ти­во­по­лож­ный срез. На вы­ход­ной срез трубы фена могут быть уста­нов­ле­ны раз­лич­ные на­сад­ки, из­ме­ня­ю­щие кон­фи­гу­ра­цию воз­душ­но­го по­то­ка. Вход­ной срез обыч­но за­крыт решёткой для того, чтобы предот­вра­тить по­па­да­ние внутрь кор­пу­са фена круп­ных пред­ме­тов, на­при­мер паль­цев.

Ряд мо­де­лей фенов поз­во­ля­ет ре­гу­ли­ро­вать тем­пе­ра­ту­ру и ско­рость по­то­ка воз­ду­ха на вы­хо­де. Ре­гу­ли­ров­ка тем­пе­ра­ту­ры до­сти­га­ет­ся либо вклю­че­ни­ем па­рал­лель­но раз­лич­но­го числа на­гре­ва­те­лей, либо с по­мо­щью ре­гу­ли­ру­е­мо­го тер­мо­ста­та, либо из­ме­не­ни­ем ско­ро­сти по­то­ка.

Су­ще­ству­ют две ос­нов­ные раз­но­вид­но­сти фенов  — фен для сушки и уклад­ки волос и тех­ни­че­ский фен. Прин­цип их дей­ствия оди­на­ков, раз­ли­чие толь­ко в тем­пе­ра­ту­ре и ско­ро­сти по­то­ка воз­ду­ха на вы­хо­де при­бо­ра.

Тех­ни­че­ский фен от­ли­ча­ет­ся спо­соб­но­стью вы­да­вать поток воз­ду­ха, на­гре­то­го до тем­пе­ра­ту­ры около 300—500 °C, но с не­вы­со­кой ско­ро­стью. Раз­лич­ные мо­де­ли тех­ни­че­ских фенов могут иметь также и ре­жи­мы с более низ­кой тем­пе­ра­ту­рой воз­ду­ха, на­при­мер, 50 °C. Су­ще­ству­ют мо­де­ли, поз­во­ля­ю­щие по­лу­чать воз­дух с тем­пе­ра­ту­ра­ми в диа­па­зо­не 50—650 °C с шагом в 10 °C или плав­ной ре­гу­ли­ров­кой. Не­ко­то­рые мо­де­ли поз­во­ля­ют ре­гу­ли­ро­вать рас­ход воз­ду­ха.

Стро­и­тель­ный фен имеет боль­шое число при­ме­не­ний, в т. ч.:

• Сушка;

• По­до­грев кле­я­щих со­ста­вов перед на­не­се­ни­ем (в т. ч. и прямо на по­верх­но­сти, на ко­то­рую они на­но­сят­ся);

• По­до­грев кле­е­во­го слоя перед раз­де­ле­ни­ем скле­ен­ных де­та­лей (на­при­мер, уда­ле­ние на­кле­ек);

• По­до­грев не­ко­то­рых разъёмных ме­тал­ли­че­ских со­еди­не­ний перед их раз­бор­кой;

• По­до­грев тер­мо­пла­сто­вых де­та­лей для при­да­ния им формы (на­при­мер, гибка или по­сад­ка труб);

• Разо­грев по­кры­тий из лаков и кра­сок для их уда­ле­ния;

• Пайка и лу­же­ние ме­тал­лов;

• Свар­ка (пре­жде всего тер­мо­пла­стов);

• На­не­се­ние тер­мо­пла­стич­ных гер­ме­ти­ков;

• По­сад­ка тер­мо­ре­ак­тив­ной элек­тро­изо­ля­ции на про­во­дах;

• Роз­жиг углей в ман­га­ле;

• Ото­гре­ва­ние за­мерз­ших во­до­про­вод­ных труб;

• На­гре­ва­ние по­ли­эфир­ной или эпок­сид­ной смолы для более быст­ро­го отвер­де­ния.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние свя­за­но с ра­бо­той стро­и­тель­но­го фена?

15.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Ба­та­рей­ка

Ком­пакт­ные элек­три­че­ские ба­та­рей­ки ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в быту. Их ис­поль­зу­ют в ка­че­стве эле­мен­та пи­та­ния для самых раз­ных устройств, на­чи­ная с иг­ру­шек и за­кан­чи­вая слож­ны­ми элек­тро­тех­ни­че­ски­ми при­бо­ра­ми.

Тра­ди­ци­он­ная ба­та­рей­ка пред­став­ля­ет собой хи­ми­че­ский ис­точ­ник элек­три­че­ской энер­гии. Иными сло­ва­ми, элек­три­че­ский ток в ней об­ра­зу­ет­ся при воз­ник­но­ве­нии опре­де­лен­ных хи­ми­че­ских про­цес­сов. Обыч­но в со­став ба­та­рей­ки вхо­дят два ме­тал­ла и элек­тро­лит. Пер­вая ба­та­рея по­яви­лась около че­ты­рех тысяч лет назад и по виду на­по­ми­на­ла боль­шую гли­ня­ную вазу с мед­ным ци­лин­дром внут­ри. Гор­лыш­ко ем­ко­сти было за­ли­то би­ту­мом, через ко­то­рый про­хо­дил ме­тал­ли­че­ский стер­жень. Сосуд был на­пол­нен ук­сус­ной кис­ло­той и давал на­пря­же­ние при­мер­но в 1В.

Ны­неш­ние ба­та­рей­ки имеют не­сколь­ко дру­гое устрой­ство. У каж­до­го эле­мен­та пи­та­ния есть катод (от­ри­ца­тель­ный элек­трод) и анод (по­ло­жи­тель­ный элек­трод). Оба элек­тро­да по­гру­же­ны в жид­кий или сухой элек­тро­лит. Чаще всего в быту при­хо­дит­ся иметь дело с мар­ган­це­во-цин­ко­вы­ми ба­та­рей­ка­ми, где в ка­че­стве элек­тро­ли­та ис­поль­зу­ет­ся хло­рид ам­мо­ния. Во из­бе­жа­ние вы­те­ка­ния элек­тро­лит сгу­ща­ют по­ли­мер­ны­ми со­еди­не­ни­я­ми. В ходе ра­бо­ты ма­те­ри­ал анода всту­па­ет в ре­ак­цию со ще­ло­чью, в ре­зуль­та­те чего цин­ко­вый кор­пус на­чи­на­ет рас­тво­рять­ся. При окис­ле­нии цинка об­ра­зу­ет­ся цин­кат, ко­то­рый на­сы­ща­ет собой элек­тро­лит. Около цин­ко­во­го анода воз­ни­ка­ет об­ласть, со­дер­жа­щая из­бы­ток от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ных элек­тро­нов.

На сле­ду­ю­щей ста­дии на­сту­па­ет рав­но­ве­сие, при ко­то­ром ще­лочь уже не рас­хо­ду­ет­ся, что поз­во­ля­ет ис­поль­зо­вать ба­та­рей­ку срав­ни­тель­но дли­тель­ное время. Чтобы кор­ро­зия цинка про­хо­ди­ла не слиш­ком быст­ро, в со­став анода до­бав­ля­ют за­мед­ли­тель ре­ак­ции – ин­ги­би­тор. Для сня­тия с анода из­бы­точ­но­го за­ря­да ис­поль­зу­ет­ся ла­тун­ный эле­мент, вы­во­ди­мый на дно ба­та­рей­ки. Функ­цию по­ло­жи­тель­но­го элек­тро­да берет на себя ди­ок­сид мар­ган­ца, ко­то­рый для уве­ли­че­ния элек­тро­про­вод­но­сти сме­ши­ва­ют с за­гу­сти­те­лем и уголь­ным по­рош­ком. Этот мно­го­ком­по­нент­ный со­став при­со­еди­ня­ют к внут­рен­ней по­верх­но­сти сталь­но­го кор­пу­са эле­мен­та пи­та­ния. Кон­струк­ция и прин­цип дей­ствия ба­та­рей­ки обес­пе­чи­ва­ют ее бес­пе­ре­бой­ную ра­бо­ту на про­тя­же­нии дли­тель­но­го вре­ме­ни.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту ба­та­рей­ки?

16.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Ба­та­рей­ка

Ком­пакт­ные элек­три­че­ские ба­та­рей­ки ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в быту. Их ис­поль­зу­ют в ка­че­стве эле­мен­та пи­та­ния для самых раз­ных устройств, на­чи­ная с иг­ру­шек и за­кан­чи­вая слож­ны­ми элек­тро­тех­ни­че­ски­ми при­бо­ра­ми.

Тра­ди­ци­он­ная ба­та­рей­ка пред­став­ля­ет собой хи­ми­че­ский ис­точ­ник элек­три­че­ской энер­гии. Иными сло­ва­ми, элек­три­че­ский ток в ней об­ра­зу­ет­ся при воз­ник­но­ве­нии опре­де­лен­ных хи­ми­че­ских про­цес­сов. Обыч­но в со­став ба­та­рей­ки вхо­дят два ме­тал­ла и элек­тро­лит. Пер­вая ба­та­рея по­яви­лась около че­ты­рех тысяч лет назад и по виду на­по­ми­на­ла боль­шую гли­ня­ную вазу с мед­ным ци­лин­дром внут­ри. Гор­лыш­ко ем­ко­сти было за­ли­то би­ту­мом, через ко­то­рый про­хо­дил ме­тал­ли­че­ский стер­жень. Сосуд был на­пол­нен ук­сус­ной кис­ло­той и давал на­пря­же­ние при­мер­но в 1В.

Ны­неш­ние ба­та­рей­ки имеют не­сколь­ко дру­гое устрой­ство. У каж­до­го эле­мен­та пи­та­ния есть катод (от­ри­ца­тель­ный элек­трод) и анод (по­ло­жи­тель­ный элек­трод). Оба элек­тро­да по­гру­же­ны в жид­кий или сухой элек­тро­лит. Чаще всего в быту при­хо­дит­ся иметь дело с мар­ган­це­во-цин­ко­вы­ми ба­та­рей­ка­ми, где в ка­че­стве элек­тро­ли­та ис­поль­зу­ет­ся хло­рид ам­мо­ния. Во из­бе­жа­ние вы­те­ка­ния элек­тро­лит сгу­ща­ют по­ли­мер­ны­ми со­еди­не­ни­я­ми. В ходе ра­бо­ты ма­те­ри­ал анода всту­па­ет в ре­ак­цию со ще­ло­чью, в ре­зуль­та­те чего цин­ко­вый кор­пус на­чи­на­ет рас­тво­рять­ся. При окис­ле­нии цинка об­ра­зу­ет­ся цин­кат, ко­то­рый на­сы­ща­ет собой элек­тро­лит. Около цин­ко­во­го анода воз­ни­ка­ет об­ласть, со­дер­жа­щая из­бы­ток от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ных элек­тро­нов.

На сле­ду­ю­щей ста­дии на­сту­па­ет рав­но­ве­сие, при ко­то­ром ще­лочь уже не рас­хо­ду­ет­ся, что поз­во­ля­ет ис­поль­зо­вать ба­та­рей­ку срав­ни­тель­но дли­тель­ное время. Чтобы кор­ро­зия цинка про­хо­ди­ла не слиш­ком быст­ро, в со­став анода до­бав­ля­ют за­мед­ли­тель ре­ак­ции – ин­ги­би­тор. Для сня­тия с анода из­бы­точ­но­го за­ря­да ис­поль­зу­ет­ся ла­тун­ный эле­мент, вы­во­ди­мый на дно ба­та­рей­ки. Функ­цию по­ло­жи­тель­но­го элек­тро­да берет на себя ди­ок­сид мар­ган­ца, ко­то­рый для уве­ли­че­ния элек­тро­про­вод­но­сти сме­ши­ва­ют с за­гу­сти­те­лем и уголь­ным по­рош­ком. Этот мно­го­ком­по­нент­ный со­став при­со­еди­ня­ют к внут­рен­ней по­верх­но­сти сталь­но­го кор­пу­са эле­мен­та пи­та­ния. Кон­струк­ция и прин­цип дей­ствия ба­та­рей­ки обес­пе­чи­ва­ют ее бес­пе­ре­бой­ную ра­бо­ту на про­тя­же­нии дли­тель­но­го вре­ме­ни.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту ба­та­рей­ки?

17.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Гид­ро­элек­тро­стан­ция

Люди очень давно на­учи­лись ис­поль­зо­вать энер­гию воды для того, чтобы вра­щать ра­бо­чие ко­ле­са мель­ниц, стан­ков, пи­ло­рам. Но по­сте­пен­но доля гид­ро­энер­гии в общем ко­ли­че­стве энер­гии, ис­поль­зу­е­мой че­ло­ве­ком, умень­ши­лась. Это свя­за­но с огра­ни­чен­ной воз­мож­но­стью пе­ре­да­чи энер­гии воды на боль­шие рас­сто­я­ния. С по­яв­ле­ни­ем элек­три­че­ской тур­би­ны, при­во­ди­мой в дви­же­ние водой, у гид­ро­энер­ге­ти­ки по­яви­лись новые пер­спек­ти­вы.

Гид­ро­элек­тро­стан­ция пред­став­ля­ет собой ком­плекс раз­лич­ных со­ору­же­ний и обо­ру­до­ва­ния, ис­поль­зо­ва­ние ко­то­рых поз­во­ля­ет пре­об­ра­зо­вы­вать энер­гию воды в элек­тро­энер­гию. Гид­ро­тех­ни­че­ские со­ору­же­ния обес­пе­чи­ва­ют не­об­хо­ди­мую кон­цен­тра­цию по­то­ка воды, а даль­ней­шие про­цес­сы про­из­во­дят­ся при по­мо­щи со­от­вет­ству­ю­ще­го обо­ру­до­ва­ния.

Гид­ро­элек­тро­стан­ции воз­во­дят­ся на реках, со­ору­жая пло­ти­ны и во­до­хра­ни­ли­ща. Боль­шое зна­че­ние для эф­фек­тив­но­сти ра­бо­ты стан­ции имеет выбор места. Не­об­хо­ди­мо на­ли­чие двух фак­то­ров: га­ран­ти­ро­ван­ная обес­пе­чен­ность водой в те­че­ние всего года и как можно боль­ший уклон реки. Гид­ро­элек­тро­стан­ции раз­де­ля­ют­ся на пло­тин­ные (не­об­хо­ди­мый уро­вень реки обес­пе­чи­ва­ет­ся за счёт стро­и­тель­ства пло­ти­ны) и де­ри­ва­ци­он­ные (про­из­во­дит­ся отвод воды из реч­но­го русла к месту с боль­шой раз­но­стью уров­ней).

От­ли­чать­ся может и рас­по­ло­же­ние со­ору­же­ний стан­ции. На­при­мер, зда­ние стан­ции может вхо­дить в со­став во­до­на­пор­ных со­ору­же­ний (так на­зы­ва­е­мые рус­ло­вые стан­ции) или рас­по­ла­гать­ся за пло­ти­ной (при­пло­тин­ные стан­ции).

 

Гид­ро­элек­тро­стан­ция (ГЭС)  — элек­тро­стан­ция, в ка­че­стве ис­точ­ни­ка энер­гии ис­поль­зу­ю­щая энер­гию вод­но­го по­то­ка. Гид­ро­элек­тро­стан­ции обыч­но стро­ят на реках, со­ору­жая пло­ти­ны и во­до­хра­ни­ли­ща.

Для эф­фек­тив­но­го про­из­вод­ства элек­тро­энер­гии на ГЭС не­об­хо­ди­мы два ос­нов­ных фак­то­ра: га­ран­ти­ро­ван­ная обес­пе­чен­ность водой круг­лый год и воз­мож­но боль­шие укло­ны реки, бла­го­при­ят­ству­ют гид­ро­стро­и­тель­ству ка­ньо­но­об­раз­ные виды ре­лье­фа.

Ра­бо­та гид­ро­элек­тро­стан­ций ос­но­ва­на на ис­поль­зо­ва­нии ки­не­ти­че­ской энер­гии па­да­ю­щей воды. Для пре­об­ра­зо­ва­ния этой энер­гии при­ме­ня­ют­ся тур­би­на и ге­не­ра­тор. Сна­ча­ла эти устрой­ства вы­ра­ба­ты­ва­ют ме­ха­ни­че­скую энер­гию, а затем уже элек­тро­энер­гию. Тур­би­ны и ге­не­ра­то­ры могут уста­нав­ли­вать­ся не­по­сред­ствен­но в дамбе или возле неё. В не­ко­то­рых слу­ча­ях ис­поль­зу­ет­ся тру­бо­про­вод, по­сред­ством ко­то­ро­го вода, на­хо­дя­ща­я­ся под дав­ле­ни­ем, под­во­дит­ся ниже уров­ня дамбы или к во­до­за­бор­но­му узлу ГЭС.

Ин­ди­ка­то­ра­ми мощ­но­сти гид­ро­элек­тро­стан­ций яв­ля­ют­ся две пе­ре­мен­ные: рас­ход воды, ко­то­рый из­ме­ря­ет­ся в ку­би­че­ских мет­рах и гид­ро­ста­ти­че­ский напор. По­след­ний по­ка­за­тель пред­став­ля­ет собой раз­ность высот между на­чаль­ной и ко­неч­ной точ­кой па­де­ния воды. Про­ект стан­ции может ос­но­вы­вать­ся на каком-то одном из этих по­ка­за­те­лей или на обоих.

Со­вре­мен­ные тех­но­ло­гии про­из­вод­ства гид­ро­элек­тро­энер­гии поз­во­ля­ют по­лу­чать до­воль­но вы­со­кий КПД. Ино­гда он в два раза пре­вы­ша­ет ана­ло­гич­ные по­ка­за­те­ли обыч­ных теп­ло­элек­тро­стан­ций. Во мно­гом такая эф­фек­тив­ность обес­пе­чи­ва­ет­ся осо­бен­но­стя­ми обо­ру­до­ва­ния гид­ро­элек­тро­стан­ций. Оно очень надёжно, да и поль­зо­вать­ся им про­сто.

Кроме того, всё ис­поль­зу­е­мое обо­ру­до­ва­ние об­ла­да­ет ещё одним важ­ным пре­иму­ще­ством. Это дли­тель­ный срок служ­бы, что объ­яс­ня­ет­ся от­сут­стви­ем теп­ло­ты в про­цес­се про­из­вод­ства. И дей­стви­тель­но часто ме­нять обо­ру­до­ва­ние не нужно, по­лом­ки слу­ча­ют­ся край­не редко. Ми­ни­маль­ный срок служ­бы элек­тро­стан­ций – около пя­ти­де­ся­ти лет. А на про­сто­рах быв­ше­го Со­вет­ско­го Союза успеш­но функ­ци­о­ни­ру­ют стан­ции, по­стро­ен­ные в два­дца­тых или трид­ца­тых годах про­шло­го века. Управ­ле­ние гид­ро­элек­тро­стан­ци­я­ми осу­ществ­ля­ет­ся через цен­траль­ный узел, и вслед­ствие этого в боль­шин­стве слу­ча­ев там ра­бо­та­ет не­боль­шой пер­со­нал.

Прин­цип ра­бо­ты ГЭС до­ста­точ­но прост. Цепь гид­ро­тех­ни­че­ских со­ору­же­ний обес­пе­чи­ва­ет не­об­хо­ди­мый напор воды, по­сту­па­ю­щей на ло­па­сти гид­ро­тур­би­ны, ко­то­рая при­во­дит в дей­ствие ге­не­ра­то­ры, вы­ра­ба­ты­ва­ю­щие элек­тро­энер­гию.

Не­об­хо­ди­мый напор воды об­ра­зу­ет­ся по­сред­ством стро­и­тель­ства пло­ти­ны, и как след­ствие кон­цен­тра­ции реки в опре­де­лен­ном месте, или де­ри­ва­ци­ей  — есте­ствен­ным током воды. В не­ко­то­рых слу­ча­ях для по­лу­че­ния не­об­хо­ди­мо­го на­по­ра воды ис­поль­зу­ют сов­мест­но и пло­ти­ну, и де­ри­ва­цию.

Не­по­сред­ствен­но в самом зда­нии гид­ро­элек­тро­стан­ции рас­по­ла­га­ет­ся все энер­ге­ти­че­ское обо­ру­до­ва­ние. В за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния, оно имеет свое опре­де­лен­ное де­ле­ние. В ма­шин­ном зале рас­по­ло­же­ны гид­ро­аг­ре­га­ты, не­по­сред­ствен­но пре­об­ра­зу­ю­щие энер­гию тока воды в элек­три­че­скую энер­гию. Есть еще все­воз­мож­ное до­пол­ни­тель­ное обо­ру­до­ва­ние, устрой­ства управ­ле­ния и кон­тро­ля над ра­бо­той ГЭС, транс­фор­ма­тор­ная стан­ция, рас­пре­де­ли­тель­ные устрой­ства и мно­гое дру­гое.

На каком эф­фек­те свя­зан­ном с ки­не­ти­че­ской энер­ги­ей ос­но­ва­на ра­бо­та гид­ро­элек­тро­стан­ции?

18.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Гид­ро­элек­тро­стан­ция

Люди очень давно на­учи­лись ис­поль­зо­вать энер­гию воды для того, чтобы вра­щать ра­бо­чие ко­ле­са мель­ниц, стан­ков, пи­ло­рам. Но по­сте­пен­но доля гид­ро­энер­гии в общем ко­ли­че­стве энер­гии, ис­поль­зу­е­мой че­ло­ве­ком, умень­ши­лась. Это свя­за­но с огра­ни­чен­ной воз­мож­но­стью пе­ре­да­чи энер­гии воды на боль­шие рас­сто­я­ния. С по­яв­ле­ни­ем элек­три­че­ской тур­би­ны, при­во­ди­мой в дви­же­ние водой, у гид­ро­энер­ге­ти­ки по­яви­лись новые пер­спек­ти­вы.

Гид­ро­элек­тро­стан­ция пред­став­ля­ет собой ком­плекс раз­лич­ных со­ору­же­ний и обо­ру­до­ва­ния, ис­поль­зо­ва­ние ко­то­рых поз­во­ля­ет пре­об­ра­зо­вы­вать энер­гию воды в элек­тро­энер­гию. Гид­ро­тех­ни­че­ские со­ору­же­ния обес­пе­чи­ва­ют не­об­хо­ди­мую кон­цен­тра­цию по­то­ка воды, а даль­ней­шие про­цес­сы про­из­во­дят­ся при по­мо­щи со­от­вет­ству­ю­ще­го обо­ру­до­ва­ния.

Гид­ро­элек­тро­стан­ции воз­во­дят­ся на реках, со­ору­жая пло­ти­ны и во­до­хра­ни­ли­ща. Боль­шое зна­че­ние для эф­фек­тив­но­сти ра­бо­ты стан­ции имеет выбор места. Не­об­хо­ди­мо на­ли­чие двух фак­то­ров: га­ран­ти­ро­ван­ная обес­пе­чен­ность водой в те­че­ние всего года и как можно боль­ший уклон реки. Гид­ро­элек­тро­стан­ции раз­де­ля­ют­ся на пло­тин­ные (не­об­хо­ди­мый уро­вень реки обес­пе­чи­ва­ет­ся за счёт стро­и­тель­ства пло­ти­ны) и де­ри­ва­ци­он­ные (про­из­во­дит­ся отвод воды из реч­но­го русла к месту с боль­шой раз­но­стью уров­ней).

От­ли­чать­ся может и рас­по­ло­же­ние со­ору­же­ний стан­ции. На­при­мер, зда­ние стан­ции может вхо­дить в со­став во­до­на­пор­ных со­ору­же­ний (так на­зы­ва­е­мые рус­ло­вые стан­ции) или рас­по­ла­гать­ся за пло­ти­ной (при­пло­тин­ные стан­ции).

 

Гид­ро­элек­тро­стан­ция (ГЭС)  — элек­тро­стан­ция, в ка­че­стве ис­точ­ни­ка энер­гии ис­поль­зу­ю­щая энер­гию вод­но­го по­то­ка. Гид­ро­элек­тро­стан­ции обыч­но стро­ят на реках, со­ору­жая пло­ти­ны и во­до­хра­ни­ли­ща.

Для эф­фек­тив­но­го про­из­вод­ства элек­тро­энер­гии на ГЭС не­об­хо­ди­мы два ос­нов­ных фак­то­ра: га­ран­ти­ро­ван­ная обес­пе­чен­ность водой круг­лый год и воз­мож­но боль­шие укло­ны реки, бла­го­при­ят­ству­ют гид­ро­стро­и­тель­ству ка­ньо­но­об­раз­ные виды ре­лье­фа.

Ра­бо­та гид­ро­элек­тро­стан­ций ос­но­ва­на на ис­поль­зо­ва­нии ки­не­ти­че­ской энер­гии па­да­ю­щей воды. Для пре­об­ра­зо­ва­ния этой энер­гии при­ме­ня­ют­ся тур­би­на и ге­не­ра­тор. Сна­ча­ла эти устрой­ства вы­ра­ба­ты­ва­ют ме­ха­ни­че­скую энер­гию, а затем уже элек­тро­энер­гию. Тур­би­ны и ге­не­ра­то­ры могут уста­нав­ли­вать­ся не­по­сред­ствен­но в дамбе или возле неё. В не­ко­то­рых слу­ча­ях ис­поль­зу­ет­ся тру­бо­про­вод, по­сред­ством ко­то­ро­го вода, на­хо­дя­ща­я­ся под дав­ле­ни­ем, под­во­дит­ся ниже уров­ня дамбы или к во­до­за­бор­но­му узлу ГЭС.

Ин­ди­ка­то­ра­ми мощ­но­сти гид­ро­элек­тро­стан­ций яв­ля­ют­ся две пе­ре­мен­ные: рас­ход воды, ко­то­рый из­ме­ря­ет­ся в ку­би­че­ских мет­рах и гид­ро­ста­ти­че­ский напор. По­след­ний по­ка­за­тель пред­став­ля­ет собой раз­ность высот между на­чаль­ной и ко­неч­ной точ­кой па­де­ния воды. Про­ект стан­ции может ос­но­вы­вать­ся на каком-то одном из этих по­ка­за­те­лей или на обоих.

Со­вре­мен­ные тех­но­ло­гии про­из­вод­ства гид­ро­элек­тро­энер­гии поз­во­ля­ют по­лу­чать до­воль­но вы­со­кий КПД. Ино­гда он в два раза пре­вы­ша­ет ана­ло­гич­ные по­ка­за­те­ли обыч­ных теп­ло­элек­тро­стан­ций. Во мно­гом такая эф­фек­тив­ность обес­пе­чи­ва­ет­ся осо­бен­но­стя­ми обо­ру­до­ва­ния гид­ро­элек­тро­стан­ций. Оно очень надёжно, да и поль­зо­вать­ся им про­сто.

Кроме того, всё ис­поль­зу­е­мое обо­ру­до­ва­ние об­ла­да­ет ещё одним важ­ным пре­иму­ще­ством. Это дли­тель­ный срок служ­бы, что объ­яс­ня­ет­ся от­сут­стви­ем теп­ло­ты в про­цес­се про­из­вод­ства. И дей­стви­тель­но часто ме­нять обо­ру­до­ва­ние не нужно, по­лом­ки слу­ча­ют­ся край­не редко. Ми­ни­маль­ный срок служ­бы элек­тро­стан­ций – около пя­ти­де­ся­ти лет. А на про­сто­рах быв­ше­го Со­вет­ско­го Союза успеш­но функ­ци­о­ни­ру­ют стан­ции, по­стро­ен­ные в два­дца­тых или трид­ца­тых годах про­шло­го века. Управ­ле­ние гид­ро­элек­тро­стан­ци­я­ми осу­ществ­ля­ет­ся через цен­траль­ный узел, и вслед­ствие этого в боль­шин­стве слу­ча­ев там ра­бо­та­ет не­боль­шой пер­со­нал.

Прин­цип ра­бо­ты ГЭС до­ста­точ­но прост. Цепь гид­ро­тех­ни­че­ских со­ору­же­ний обес­пе­чи­ва­ет не­об­хо­ди­мый напор воды, по­сту­па­ю­щей на ло­па­сти гид­ро­тур­би­ны, ко­то­рая при­во­дит в дей­ствие ге­не­ра­то­ры, вы­ра­ба­ты­ва­ю­щие элек­тро­энер­гию.

Не­об­хо­ди­мый напор воды об­ра­зу­ет­ся по­сред­ством стро­и­тель­ства пло­ти­ны, и как след­ствие кон­цен­тра­ции реки в опре­де­лен­ном месте, или де­ри­ва­ци­ей  — есте­ствен­ным током воды. В не­ко­то­рых слу­ча­ях для по­лу­че­ния не­об­хо­ди­мо­го на­по­ра воды ис­поль­зу­ют сов­мест­но и пло­ти­ну, и де­ри­ва­цию.

Не­по­сред­ствен­но в самом зда­нии гид­ро­элек­тро­стан­ции рас­по­ла­га­ет­ся все энер­ге­ти­че­ское обо­ру­до­ва­ние. В за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния, оно имеет свое опре­де­лен­ное де­ле­ние. В ма­шин­ном зале рас­по­ло­же­ны гид­ро­аг­ре­га­ты, не­по­сред­ствен­но пре­об­ра­зу­ю­щие энер­гию тока воды в элек­три­че­скую энер­гию. Есть еще все­воз­мож­ное до­пол­ни­тель­ное обо­ру­до­ва­ние, устрой­ства управ­ле­ния и кон­тро­ля над ра­бо­той ГЭС, транс­фор­ма­тор­ная стан­ция, рас­пре­де­ли­тель­ные устрой­ства и мно­гое дру­гое.

Каким фи­зи­че­ским яв­ле­ни­ем обу­слов­ле­на ра­бо­та гид­ро­элек­тро­стан­ции?

19.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Мик­ро­фон

Мик­ро­фон  — элек­тро­аку­сти­че­ский при­бор, пре­об­ра­зу­ю­щий аку­сти­че­ские ко­ле­ба­ния в элек­три­че­ский сиг­нал. Прин­цип ра­бо­ты мик­ро­фо­на за­клю­ча­ет­ся в том, что дав­ле­ние зву­ко­вых ко­ле­ба­ний воз­ду­ха, воды или твёрдого ве­ще­ства дей­ству­ет на тон­кую мем­бра­ну мик­ро­фо­на. В свою оче­редь, ко­ле­ба­ния мем­бра­ны воз­буж­да­ют элек­три­че­ские ко­ле­ба­ния; в за­ви­си­мо­сти от типа мик­ро­фо­на для этого ис­поль­зу­ют­ся яв­ле­ние элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции, из­ме­не­ние ёмко­сти кон­ден­са­то­ров или пье­зо­элек­три­че­ский эф­фект.

Ди­на­ми­че­ский (элек­тро­ди­на­ми­че­ский) мик­ро­фон  — мик­ро­фон, сход­ный по кон­струк­ции с ди­на­ми­че­ским гром­ко­го­во­ри­те­лем. Он пред­став­ля­ет собой мем­бра­ну, со­единённую с про­вод­ни­ком, ко­то­рый по­ме­щен в силь­ное маг­нит­ное поле, со­зда­ва­е­мое по­сто­ян­ным маг­ни­том. Ко­ле­ба­ния дав­ле­ния воз­ду­ха (звук) воз­дей­ству­ют на мем­бра­ну и при­во­дят в дви­же­ние про­вод­ник. Когда про­вод­ник пе­ре­се­ка­ет си­ло­вые линии маг­нит­но­го поля, в нём на­во­дит­ся ЭДС ин­дук­ции. ЭДС ин­дук­ции про­пор­ци­о­наль­на как ам­пли­ту­де ко­ле­ба­ний мем­бра­ны, так и ча­сто­те ко­ле­ба­ний. В от­ли­чие от кон­ден­са­тор­ных, ди­на­ми­че­ские мик­ро­фо­ны не тре­бу­ют фан­том­но­го пи­та­ния. Также ди­на­ми­че­ский мик­ро­фон де­лит­ся на два типа по типу про­вод­ни­ка: ка­ту­шеч­ный и лен­точ­ный. В элек­тро­ди­на­ми­че­ском мик­ро­фо­не ка­ту­шеч­но­го типа диа­фраг­ма со­еди­не­на с ка­туш­кой, на­хо­дя­щей­ся в коль­це­вом за­зо­ре маг­нит­ной си­сте­мы. При ко­ле­ба­ни­ях диа­фраг­мы под дей­стви­ем зву­ко­вой волны витки ка­туш­ки пе­ре­се­ка­ют маг­нит­ные си­ло­вые линии, и в ка­туш­ке на­во­дит­ся пе­ре­мен­ная ЭДС. Такой мик­ро­фон надёжен в экс­плу­а­та­ции. В элек­тро­ди­на­ми­че­ском мик­ро­фо­не лен­точ­но­го типа вме­сто ка­туш­ки в маг­нит­ном поле рас­по­ла­га­ет­ся гоф­ри­ро­ван­ная лен­точ­ка из алю­ми­ни­е­вой фоль­ги. Такой мик­ро­фон при­ме­ня­ет­ся глав­ным об­ра­зом в сту­ди­ях зву­ко­за­пи­си.

Кон­ден­са­тор­ный мик­ро­фон  — мик­ро­фон, дей­ствие ко­то­ро­го ос­но­ва­но на ис­поль­зо­ва­нии свойств элек­три­че­ско­го кон­ден­са­то­ра (на­коп­ле­ния за­ря­да и энер­гии элек­три­че­ско­го поля). Ис­поль­зу­ет­ся в ос­нов­ном в сту­дий­ной зву­ко­за­пи­си. Пред­став­ля­ет собой кон­ден­са­тор, одна из об­кла­док ко­то­ро­го вы­пол­не­на из эла­стич­но­го ма­те­ри­а­ла (обыч­но  — по­ли­мер­ная плёнка с нанесённой ме­тал­ли­за­ци­ей). При зву­ко­вых ко­ле­ба­ни­ях виб­ра­ции эла­стич­ной об­клад­ки из­ме­ня­ют ёмкость кон­ден­са­то­ра. Если кон­ден­са­тор за­ря­жен (под­ключён к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния), то из­ме­не­ние ёмко­сти кон­ден­са­то­ра при­во­дит к из­ме­не­нию запасённого за­ря­да и воз­ник­но­ве­нию токов за­ря­да, ко­то­рые и яв­ля­ют­ся по­лез­ным сиг­на­лом, по­сту­па­ю­щим с мик­ро­фо­на на уси­ли­тель. Для ра­бо­ты та­ко­го мик­ро­фо­на между об­клад­ка­ми долж­но быть при­ло­же­но по­ля­ри­зу­ю­щее на­пря­же­ние, 50-60 вольт в более ста­рых мик­ро­фо­нах, а в мо­де­лях после 1960—1970-х годов  — 48 вольт. Такое на­пря­же­ние пи­та­ния счи­та­ет­ся стан­дар­том, имен­но с таким фан­том­ным пи­та­ни­ем вы­пус­ка­ют­ся преду­си­ли­те­ли и зву­ко­вые карты. Кон­ден­са­тор­ный мик­ро­фон имеет очень вы­со­кое вы­ход­ное со­про­тив­ле­ние. В связи с этим, в не­по­сред­ствен­ной бли­зо­сти к мик­ро­фо­ну (внут­ри его кор­пу­са) рас­по­ла­га­ют преду­си­ли­тель с вы­со­ким (по­ряд­ка 1 ГОм) вход­ным со­про­тив­ле­ни­ем, вы­пол­нен­ный на элек­трон­ной лампе или по­ле­вом тран­зи­сто­ре, ко­то­рый также обес­пе­чи­ва­ет ба­ланс­ное под­клю­че­ние мик­ро­фо­на к осталь­ной зву­ко­уси­ли­ва­ю­щей ап­па­ра­ту­ре. Как пра­ви­ло, на­пря­же­ние для по­ля­ри­за­ции и пи­та­ния преду­си­ли­те­ля подаётся по сиг­наль­ным про­во­дам (фан­том­ное пи­та­ние).

Пье­зо­элек­три­че­ские мик­ро­фо­ны  — мик­ро­фо­ны, ра­бо­та­ю­щие на пье­зо­элек­три­че­ском эф­фек­те. При де­фор­ма­ции пье­зо­элек­три­ков на их по­верх­но­сти воз­ни­ка­ют элек­три­че­ские за­ря­ды, ве­ли­чи­на ко­то­рых про­пор­ци­о­наль­на де­фор­ми­ру­ю­щей силе. Пла­стин­ки из ис­кус­ствен­но вы­ра­щен­ных кри­стал­лов слу­жат ос­нов­ным ра­бо­чим эле­мен­том пье­зо­элек­три­че­ских мик­ро­фо­нов. По ха­рак­те­ри­сти­кам пье­зо­элек­три­че­ские мик­ро­фо­ны усту­па­ют боль­шин­ству кон­ден­са­тор­ных и элек­тро­ди­на­ми­че­ских мик­ро­фо­нов, од­на­ко в не­ко­то­рых сфе­рах по­доб­ные мик­ро­фо­ны всё же при­ме­ня­ют­ся, на­при­мер в бюд­жет­ных или уста­рев­ших ги­тар­ных зву­ко­сни­ма­те­лях.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту ди­на­ми­че­ско­го мик­ро­фо­на?

20.  
i

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту кон­ден­са­тор­но­го мик­ро­фо­на?

 

Мик­ро­фон  — элек­тро­аку­сти­че­ский при­бор, пре­об­ра­зу­ю­щий аку­сти­че­ские ко­ле­ба­ния в элек­три­че­ский сиг­нал. Прин­цип ра­бо­ты мик­ро­фо­на за­клю­ча­ет­ся в том, что дав­ле­ние зву­ко­вых ко­ле­ба­ний воз­ду­ха, воды или твёрдого ве­ще­ства дей­ству­ет на тон­кую мем­бра­ну мик­ро­фо­на. В свою оче­редь, ко­ле­ба­ния мем­бра­ны воз­буж­да­ют элек­три­че­ские ко­ле­ба­ния; в за­ви­си­мо­сти от типа мик­ро­фо­на для этого ис­поль­зу­ют­ся яв­ле­ние элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции, из­ме­не­ние ёмко­сти кон­ден­са­то­ров или пье­зо­элек­три­че­ский эф­фект. Ди­на­ми­че­ский (элек­тро­ди­на­ми­че­ский) мик­ро­фон  — мик­ро­фон, сход­ный по кон­струк­ции с ди­на­ми­че­ским гром­ко­го­во­ри­те­лем. Он пред­став­ля­ет собой мем­бра­ну, со­единённую с про­вод­ни­ком, ко­то­рый по­ме­щен в силь­ное маг­нит­ное поле, со­зда­ва­е­мое по­сто­ян­ным маг­ни­том. Ко­ле­ба­ния дав­ле­ния воз­ду­ха (звук) воз­дей­ству­ют на мем­бра­ну и при­во­дят в дви­же­ние про­вод­ник. Когда про­вод­ник пе­ре­се­ка­ет си­ло­вые линии маг­нит­но­го поля, в нём на­во­дит­ся ЭДС ин­дук­ции. ЭДС ин­дук­ции про­пор­ци­о­наль­на как ам­пли­ту­де ко­ле­ба­ний мем­бра­ны, так и ча­сто­те ко­ле­ба­ний. В от­ли­чие от кон­ден­са­тор­ных, ди­на­ми­че­ские мик­ро­фо­ны не тре­бу­ют фан­том­но­го пи­та­ния. Также ди­на­ми­че­ский мик­ро­фон де­лит­ся на два типа по типу про­вод­ни­ка: ка­ту­шеч­ный и лен­точ­ный. В элек­тро­ди­на­ми­че­ском мик­ро­фо­не ка­ту­шеч­но­го типа диа­фраг­ма со­еди­не­на с ка­туш­кой, на­хо­дя­щей­ся в коль­це­вом за­зо­ре маг­нит­ной си­сте­мы. При ко­ле­ба­ни­ях диа­фраг­мы под дей­стви­ем зву­ко­вой волны витки ка­туш­ки пе­ре­се­ка­ют маг­нит­ные си­ло­вые линии, и в ка­туш­ке на­во­дит­ся пе­ре­мен­ная ЭДС. Такой мик­ро­фон надёжен в экс­плу­а­та­ции. В элек­тро­ди­на­ми­че­ском мик­ро­фо­не лен­точ­но­го типа вме­сто ка­туш­ки в маг­нит­ном поле рас­по­ла­га­ет­ся гоф­ри­ро­ван­ная лен­точ­ка из алю­ми­ни­е­вой фоль­ги. Такой мик­ро­фон при­ме­ня­ет­ся глав­ным об­ра­зом в сту­ди­ях зву­ко­за­пи­си.

Кон­ден­са­тор­ный мик­ро­фон  — мик­ро­фон, дей­ствие ко­то­ро­го ос­но­ва­но на ис­поль­зо­ва­нии свойств элек­три­че­ско­го кон­ден­са­то­ра (на­коп­ле­ния за­ря­да и энер­гии элек­три­че­ско­го поля). Ис­поль­зу­ет­ся в ос­нов­ном в сту­дий­ной зву­ко­за­пи­си. Пред­став­ля­ет собой кон­ден­са­тор, одна из об­кла­док ко­то­ро­го вы­пол­не­на из эла­стич­но­го ма­те­ри­а­ла (обыч­но  — по­ли­мер­ная плёнка с нанесённой ме­тал­ли­за­ци­ей). При зву­ко­вых ко­ле­ба­ни­ях виб­ра­ции эла­стич­ной об­клад­ки из­ме­ня­ют ёмкость кон­ден­са­то­ра. Если кон­ден­са­тор за­ря­жен (под­ключён к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния), то из­ме­не­ние ёмко­сти кон­ден­са­то­ра при­во­дит к из­ме­не­нию запасённого за­ря­да и воз­ник­но­ве­нию токов за­ря­да, ко­то­рые и яв­ля­ют­ся по­лез­ным сиг­на­лом, по­сту­па­ю­щим с мик­ро­фо­на на уси­ли­тель. Для ра­бо­ты та­ко­го мик­ро­фо­на между об­клад­ка­ми долж­но быть при­ло­же­но по­ля­ри­зу­ю­щее на­пря­же­ние, 50-60 вольт в более ста­рых мик­ро­фо­нах, а в мо­де­лях после 1960—1970-х годов  — 48 вольт. Такое на­пря­же­ние пи­та­ния счи­та­ет­ся стан­дар­том, имен­но с таким фан­том­ным пи­та­ни­ем вы­пус­ка­ют­ся преду­си­ли­те­ли и зву­ко­вые карты. Кон­ден­са­тор­ный мик­ро­фон имеет очень вы­со­кое вы­ход­ное со­про­тив­ле­ние. В связи с этим, в не­по­сред­ствен­ной бли­зо­сти к мик­ро­фо­ну (внут­ри его кор­пу­са) рас­по­ла­га­ют преду­си­ли­тель с вы­со­ким (по­ряд­ка 1 ГОм) вход­ным со­про­тив­ле­ни­ем, вы­пол­нен­ный на элек­трон­ной лампе или по­ле­вом тран­зи­сто­ре, ко­то­рый также обес­пе­чи­ва­ет ба­ланс­ное под­клю­че­ние мик­ро­фо­на к осталь­ной зву­ко­уси­ли­ва­ю­щей ап­па­ра­ту­ре. Как пра­ви­ло, на­пря­же­ние для по­ля­ри­за­ции и пи­та­ния преду­си­ли­те­ля подаётся по сиг­наль­ным про­во­дам (фан­том­ное пи­та­ние).

Пье­зо­элек­три­че­ские мик­ро­фо­ны  — мик­ро­фо­ны, ра­бо­та­ю­щие на пье­зо­элек­три­че­ском эф­фек­те. При де­фор­ма­ции пье­зо­элек­три­ков на их по­верх­но­сти воз­ни­ка­ют элек­три­че­ские за­ря­ды, ве­ли­чи­на ко­то­рых про­пор­ци­о­наль­на де­фор­ми­ру­ю­щей силе. Пла­стин­ки из ис­кус­ствен­но вы­ра­щен­ных кри­стал­лов слу­жат ос­нов­ным ра­бо­чим эле­мен­том пье­зо­элек­три­че­ских мик­ро­фо­нов. По ха­рак­те­ри­сти­кам пье­зо­элек­три­че­ские мик­ро­фо­ны усту­па­ют боль­шин­ству кон­ден­са­тор­ных и элек­тро­ди­на­ми­че­ских мик­ро­фо­нов, од­на­ко в не­ко­то­рых сфе­рах по­доб­ные мик­ро­фо­ны всё же при­ме­ня­ют­ся, на­при­мер в бюд­жет­ных или уста­рев­ших ги­тар­ных зву­ко­сни­ма­те­лях.

21.  
i

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту пье­зо­лек­три­че­ско­го мик­ро­фо­на?

 

Мик­ро­фон  — элек­тро­аку­сти­че­ский при­бор, пре­об­ра­зу­ю­щий аку­сти­че­ские ко­ле­ба­ния в элек­три­че­ский сиг­нал. Прин­цип ра­бо­ты мик­ро­фо­на за­клю­ча­ет­ся в том, что дав­ле­ние зву­ко­вых ко­ле­ба­ний воз­ду­ха, воды или твёрдого ве­ще­ства дей­ству­ет на тон­кую мем­бра­ну мик­ро­фо­на. В свою оче­редь, ко­ле­ба­ния мем­бра­ны воз­буж­да­ют элек­три­че­ские ко­ле­ба­ния; в за­ви­си­мо­сти от типа мик­ро­фо­на для этого ис­поль­зу­ют­ся яв­ле­ние элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции, из­ме­не­ние ёмко­сти кон­ден­са­то­ров или пье­зо­элек­три­че­ский эф­фект. Ди­на­ми­че­ский (элек­тро­ди­на­ми­че­ский) мик­ро­фон  — мик­ро­фон, сход­ный по кон­струк­ции с ди­на­ми­че­ским гром­ко­го­во­ри­те­лем. Он пред­став­ля­ет собой мем­бра­ну, со­единённую с про­вод­ни­ком, ко­то­рый по­ме­щен в силь­ное маг­нит­ное поле, со­зда­ва­е­мое по­сто­ян­ным маг­ни­том. Ко­ле­ба­ния дав­ле­ния воз­ду­ха (звук) воз­дей­ству­ют на мем­бра­ну и при­во­дят в дви­же­ние про­вод­ник. Когда про­вод­ник пе­ре­се­ка­ет си­ло­вые линии маг­нит­но­го поля, в нём на­во­дит­ся ЭДС ин­дук­ции. ЭДС ин­дук­ции про­пор­ци­о­наль­на как ам­пли­ту­де ко­ле­ба­ний мем­бра­ны, так и ча­сто­те ко­ле­ба­ний. В от­ли­чие от кон­ден­са­тор­ных, ди­на­ми­че­ские мик­ро­фо­ны не тре­бу­ют фан­том­но­го пи­та­ния. Также ди­на­ми­че­ский мик­ро­фон де­лит­ся на два типа по типу про­вод­ни­ка: ка­ту­шеч­ный и лен­точ­ный. В элек­тро­ди­на­ми­че­ском мик­ро­фо­не ка­ту­шеч­но­го типа диа­фраг­ма со­еди­не­на с ка­туш­кой, на­хо­дя­щей­ся в коль­це­вом за­зо­ре маг­нит­ной си­сте­мы. При ко­ле­ба­ни­ях диа­фраг­мы под дей­стви­ем зву­ко­вой волны витки ка­туш­ки пе­ре­се­ка­ют маг­нит­ные си­ло­вые линии, и в ка­туш­ке на­во­дит­ся пе­ре­мен­ная ЭДС. Такой мик­ро­фон надёжен в экс­плу­а­та­ции. В элек­тро­ди­на­ми­че­ском мик­ро­фо­не лен­точ­но­го типа вме­сто ка­туш­ки в маг­нит­ном поле рас­по­ла­га­ет­ся гоф­ри­ро­ван­ная лен­точ­ка из алю­ми­ни­е­вой фоль­ги. Такой мик­ро­фон при­ме­ня­ет­ся глав­ным об­ра­зом в сту­ди­ях зву­ко­за­пи­си.

Кон­ден­са­тор­ный мик­ро­фон  — мик­ро­фон, дей­ствие ко­то­ро­го ос­но­ва­но на ис­поль­зо­ва­нии свойств элек­три­че­ско­го кон­ден­са­то­ра (на­коп­ле­ния за­ря­да и энер­гии элек­три­че­ско­го поля). Ис­поль­зу­ет­ся в ос­нов­ном в сту­дий­ной зву­ко­за­пи­си. Пред­став­ля­ет собой кон­ден­са­тор, одна из об­кла­док ко­то­ро­го вы­пол­не­на из эла­стич­но­го ма­те­ри­а­ла (обыч­но  — по­ли­мер­ная плёнка с нанесённой ме­тал­ли­за­ци­ей). При зву­ко­вых ко­ле­ба­ни­ях виб­ра­ции эла­стич­ной об­клад­ки из­ме­ня­ют ёмкость кон­ден­са­то­ра. Если кон­ден­са­тор за­ря­жен (под­ключён к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния), то из­ме­не­ние ёмко­сти кон­ден­са­то­ра при­во­дит к из­ме­не­нию запасённого за­ря­да и воз­ник­но­ве­нию токов за­ря­да, ко­то­рые и яв­ля­ют­ся по­лез­ным сиг­на­лом, по­сту­па­ю­щим с мик­ро­фо­на на уси­ли­тель. Для ра­бо­ты та­ко­го мик­ро­фо­на между об­клад­ка­ми долж­но быть при­ло­же­но по­ля­ри­зу­ю­щее на­пря­же­ние, 50-60 вольт в более ста­рых мик­ро­фо­нах, а в мо­де­лях после 1960—1970-х годов  — 48 вольт. Такое на­пря­же­ние пи­та­ния счи­та­ет­ся стан­дар­том, имен­но с таким фан­том­ным пи­та­ни­ем вы­пус­ка­ют­ся преду­си­ли­те­ли и зву­ко­вые карты. Кон­ден­са­тор­ный мик­ро­фон имеет очень вы­со­кое вы­ход­ное со­про­тив­ле­ние. В связи с этим, в не­по­сред­ствен­ной бли­зо­сти к мик­ро­фо­ну (внут­ри его кор­пу­са) рас­по­ла­га­ют преду­си­ли­тель с вы­со­ким (по­ряд­ка 1 ГОм) вход­ным со­про­тив­ле­ни­ем, вы­пол­нен­ный на элек­трон­ной лампе или по­ле­вом тран­зи­сто­ре, ко­то­рый также обес­пе­чи­ва­ет ба­ланс­ное под­клю­че­ние мик­ро­фо­на к осталь­ной зву­ко­уси­ли­ва­ю­щей ап­па­ра­ту­ре. Как пра­ви­ло, на­пря­же­ние для по­ля­ри­за­ции и пи­та­ния преду­си­ли­те­ля подаётся по сиг­наль­ным про­во­дам (фан­том­ное пи­та­ние).

Пье­зо­элек­три­че­ские мик­ро­фо­ны  — мик­ро­фо­ны, ра­бо­та­ю­щие на пье­зо­элек­три­че­ском эф­фек­те. При де­фор­ма­ции пье­зо­элек­три­ков на их по­верх­но­сти воз­ни­ка­ют элек­три­че­ские за­ря­ды, ве­ли­чи­на ко­то­рых про­пор­ци­о­наль­на де­фор­ми­ру­ю­щей силе. Пла­стин­ки из ис­кус­ствен­но вы­ра­щен­ных кри­стал­лов слу­жат ос­нов­ным ра­бо­чим эле­мен­том пье­зо­элек­три­че­ских мик­ро­фо­нов. По ха­рак­те­ри­сти­кам пье­зо­элек­три­че­ские мик­ро­фо­ны усту­па­ют боль­шин­ству кон­ден­са­тор­ных и элек­тро­ди­на­ми­че­ских мик­ро­фо­нов, од­на­ко в не­ко­то­рых сфе­рах по­доб­ные мик­ро­фо­ны всё же при­ме­ня­ют­ся, на­при­мер в бюд­жет­ных или уста­рев­ших ги­тар­ных зву­ко­сни­ма­те­лях.

22.  
i

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту сол­неч­ной ба­та­реи?

 

В про­фес­си­о­наль­ных кру­гах па­не­ли, пре­об­ра­зу­ю­щие сол­неч­ный свет в элек­тро­энер­гию, на­зы­ва­ют фо­то­элек­три­че­ски­ми пре­об­ра­зо­ва­те­ля­ми, ко­то­рые в раз­го­вор­ной речи или при на­пи­са­нии по­нят­ных для ши­ро­ких масс ста­тей при­ня­то на­зы­вать сол­неч­ны­ми ба­та­ре­я­ми. Прин­цип ра­бо­ты этих устройств, пер­вые ра­бо­чие эк­зем­пля­ры ко­то­рых по­яви­лись до­ста­точ­но давно. 25 ап­ре­ля 1954 года, спе­ци­а­ли­сты ком­па­нии Bell Laboratories за­яви­ли о со­зда­нии пер­вых сол­неч­ных ба­та­рей на ос­но­ве крем­ния для по­лу­че­ния элек­три­че­ско­го тока.

Не сек­рет, что p-n пе­ре­ход может пре­об­ра­зо­вы­вать свет в элек­тро­энер­гию. Можно про­ве­сти экс­пе­ри­мент с тран­зи­сто­ром со спи­лен­ной верх­ней крыш­кой, поз­во­ля­ю­щей свету па­дать на p-n пе­ре­ход. Под­клю­чив к нему вольт­метр, можно за­фик­си­ро­вать, как при об­лу­че­нии све­том такой тран­зи­стор вы­де­ля­ет ми­зер­ный элек­три­че­ский ток. А если уве­ли­чить пло­щадь p-n пе­ре­хо­да, что в таком слу­чае про­изой­дет? В ходе на­уч­ных экс­пе­ри­мен­тов про­шлых лет, спе­ци­а­ли­сты из­го­то­ви­ли p-n пе­ре­ход с пла­сти­на­ми боль­шой пло­ща­ди, вы­звав тем самым по­яв­ле­ние на свет фо­то­элек­три­че­ских пре­об­ра­зо­ва­те­лей, на­зы­ва­е­мых сол­неч­ны­ми ба­та­ре­я­ми.

Прин­цип дей­ствия со­вре­мен­ных сол­неч­ных ба­та­рей со­хра­нил­ся, не­смот­ря на мно­го­лет­нюю ис­то­рию их су­ще­ство­ва­ния. Усо­вер­шен­ство­ва­нию под­верг­лась лишь кон­струк­ция и ма­те­ри­а­лы, ис­поль­зу­е­мые в про­из­вод­стве, бла­го­да­ря ко­то­рым про­из­во­ди­те­ли по­сте­пен­но уве­ли­чи­ва­ют такой важ­ный па­ра­метр, как ко­эф­фи­ци­ент фо­то­элек­три­че­ско­го пре­об­ра­зо­ва­ния или КПД устрой­ства. Стоит также ска­зать, что ве­ли­чи­на вы­ход­но­го тока и на­пря­же­ния сол­неч­ной ба­та­реи на­пря­мую за­ви­сит от уров­ня внеш­ней осве­щен­но­сти, ко­то­рый воз­дей­ству­ет на неё.

На кар­тин­ке выше можно ви­деть, что верх­ний слой p-n пе­ре­хо­да, ко­то­рый об­ла­да­ет из­быт­ком элек­тро­нов, со­еди­нен с ме­тал­ли­че­ски­ми пла­сти­на­ми, вы­пол­ня­ю­щи­ми роль по­ло­жи­тель­но­го элек­тро­да, про­пус­ка­ю­щи­ми свет и при­да­ю­щи­ми эле­мен­ту до­пол­ни­тель­ную жест­кость. Ниж­ний слой в кон­струк­ции сол­неч­ной ба­та­реи имеет не­до­ста­ток элек­тро­нов и к нему при­кле­е­на сплош­ная ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на, вы­пол­ня­ю­щая функ­цию от­ри­ца­тель­но­го элек­тро­да.

Счи­та­ет­ся, что в иде­а­ле сол­неч­ная ба­та­рея имеет близ­кий к 20 % КПД. Од­на­ко на прак­ти­ке он при­мер­но равен всего 10 %, при том, что для каких сол­неч­ных ба­та­рей боль­ше, для каких то мень­ше. В ос­нов­ном это за­ви­сит от тех­но­ло­гии, по ко­то­рой вы­пол­нен p-n пе­ре­ход. Са­мы­ми хо­до­вы­ми и име­ю­щи­ми наи­боль­ший про­цент КПД про­дол­жа­ют яв­лять­ся сол­неч­ные ба­та­реи, из­го­тов­лен­ные на ос­но­ве мо­но­кри­стал­ла или по­ли­кри­стал­ла крем­ния. При­чем вто­рые из-за от­но­си­тель­ной де­ше­виз­ны ста­но­вят­ся все рас­про­стра­нен­нее. К ка­ко­му типу кон­струк­ции сол­неч­ная ба­та­рея от­но­сит­ся можно опре­де­лить не­во­ору­жен­ным гла­зом. Мо­но­кри­стал­ли­че­ские све­то­пре­об­ра­зо­ва­те­ли имеют ис­клю­чи­тель­но чёрно-серый цвет, а мо­де­ли на ос­но­ве по­ли­кри­стал­ла крем­ния вы­де­ля­ет синяя по­верх­ность. По­ли­кри­стал­ли­че­ские сол­неч­ные ба­та­реи, из­го­тав­ли­ва­е­мые ме­то­дом литья, ока­за­лись более де­ше­вы­ми в про­из­вод­стве. Од­на­ко и у поли- и мо­но­кри­стал­ли­че­ских пла­стин есть один не­до­ста­ток  — кон­струк­ции сол­неч­ных ба­та­рей на их ос­но­ве не об­ла­да­ют гиб­ко­стью, ко­то­рая в не­ко­то­рых слу­ча­ях не по­ме­ша­ет.

Си­ту­а­ция ме­ня­ет­ся с по­яв­ле­ни­ем в 1975 году сол­неч­ной ба­та­реи на ос­но­ве аморф­но­го крем­ния, ак­тив­ный эле­мент ко­то­рых имеет тол­щи­ну от 0,5 до 1 мкм, обес­пе­чи­вая им гиб­кость. Тол­щи­на обыч­ных крем­ни­е­вых эле­мен­тов до­сти­га­ет 300 мкм. Од­на­ко, не­смот­ря на све­то­по­гло­ща­е­мость аморф­но­го крем­ния, ко­то­рая при­мер­но в 20 раз выше, чем у обыч­но­го, эф­фек­тив­ность сол­неч­ных ба­та­рей та­ко­го типа, а имен­но КПД не пре­вы­ша­ет 12 %. Для моно- и по­ли­кри­стал­ли­че­ских ва­ри­ан­тов при всем этом он может до­сти­гать 17 % и 15 % со­от­вет­ствен­но.

Чи­стый крем­ний в про­из­вод­стве пла­стин для сол­неч­ных ба­та­рей прак­ти­че­ски не ис­поль­зу­ет­ся. Чаще всего в ка­че­стве при­ме­сей для из­го­тов­ле­ния пла­сти­ны, вы­ра­ба­ты­ва­ю­щей по­ло­жи­тель­ный заряд, ис­поль­зу­ет­ся бор, а для от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ных пла­стин мы­шьяк. Кроме них при про­из­вод­стве сол­неч­ных ба­та­рей все чаще ис­поль­зу­ют­ся такие ком­по­нен­ты, как ар­се­нид, гал­лий, медь, кад­мий, тел­лу­рид, селен и дру­гие. Бла­го­да­ря ним сол­неч­ные ба­та­реи ста­но­вят­ся менее чув­стви­тель­ны­ми к пе­ре­па­дам окру­жа­ю­щих тем­пе­ра­тур.

В со­вре­мен­ном мире от­дель­но от дру­гих устройств сол­неч­ные ба­та­реи ис­поль­зу­ют­ся все реже, чаще пред­став­ляя собой так на­зы­ва­е­мые си­сте­мы. Учи­ты­вая, что фо­то­элек­три­че­ские эле­мен­ты вы­ра­ба­ты­ва­ют элек­три­че­ский ток толь­ко при пря­мом воз­дей­ствии сол­неч­ных лучей или света, ночью или в пас­мур­ный день они ста­но­вят­ся прак­ти­че­ски бес­по­лез­ны­ми. С си­сте­ма­ми на сол­неч­ных ба­та­ре­ях всё иначе. Они обо­ру­до­ва­ны ак­ку­му­ля­то­ром, спо­соб­ным на­кап­ли­вать элек­три­че­ский ток днем, когда сол­неч­ная ба­та­рея его вы­ра­ба­ты­ва­ет, а ночью, на­коп­лен­ный заряд может от­да­вать по­тре­би­те­лям.

23.  
i

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту ночью си­стем на сол­неч­ных ба­та­ре­ях?

 

В про­фес­си­о­наль­ных кру­гах па­не­ли, пре­об­ра­зу­ю­щие сол­неч­ный свет в элек­тро­энер­гию, на­зы­ва­ют фо­то­элек­три­че­ски­ми пре­об­ра­зо­ва­те­ля­ми, ко­то­рые в раз­го­вор­ной речи или при на­пи­са­нии по­нят­ных для ши­ро­ких масс ста­тей при­ня­то на­зы­вать сол­неч­ны­ми ба­та­ре­я­ми. Прин­цип ра­бо­ты этих устройств, пер­вые ра­бо­чие эк­зем­пля­ры ко­то­рых по­яви­лись до­ста­точ­но давно. 25 ап­ре­ля 1954 года, спе­ци­а­ли­сты ком­па­нии Bell Laboratories за­яви­ли о со­зда­нии пер­вых сол­неч­ных ба­та­рей на ос­но­ве крем­ния для по­лу­че­ния элек­три­че­ско­го тока.

Не сек­рет, что p-n пе­ре­ход может пре­об­ра­зо­вы­вать свет в элек­тро­энер­гию. Можно про­ве­сти экс­пе­ри­мент с тран­зи­сто­ром со спи­лен­ной верх­ней крыш­кой, поз­во­ля­ю­щей свету па­дать на p-n пе­ре­ход. Под­клю­чив к нему вольт­метр, можно за­фик­си­ро­вать, как при об­лу­че­нии све­том такой тран­зи­стор вы­де­ля­ет ми­зер­ный элек­три­че­ский ток. А если уве­ли­чить пло­щадь p-n пе­ре­хо­да, что в таком слу­чае про­изой­дет? В ходе на­уч­ных экс­пе­ри­мен­тов про­шлых лет, спе­ци­а­ли­сты из­го­то­ви­ли p-n пе­ре­ход с пла­сти­на­ми боль­шой пло­ща­ди, вы­звав тем самым по­яв­ле­ние на свет фо­то­элек­три­че­ских пре­об­ра­зо­ва­те­лей, на­зы­ва­е­мых сол­неч­ны­ми ба­та­ре­я­ми.

Прин­цип дей­ствия со­вре­мен­ных сол­неч­ных ба­та­рей со­хра­нил­ся, не­смот­ря на мно­го­лет­нюю ис­то­рию их су­ще­ство­ва­ния. Усо­вер­шен­ство­ва­нию под­верг­лась лишь кон­струк­ция и ма­те­ри­а­лы, ис­поль­зу­е­мые в про­из­вод­стве, бла­го­да­ря ко­то­рым про­из­во­ди­те­ли по­сте­пен­но уве­ли­чи­ва­ют такой важ­ный па­ра­метр, как ко­эф­фи­ци­ент фо­то­элек­три­че­ско­го пре­об­ра­зо­ва­ния или КПД устрой­ства. Стоит также ска­зать, что ве­ли­чи­на вы­ход­но­го тока и на­пря­же­ния сол­неч­ной ба­та­реи на­пря­мую за­ви­сит от уров­ня внеш­ней осве­щен­но­сти, ко­то­рый воз­дей­ству­ет на неё.

На кар­тин­ке выше можно ви­деть, что верх­ний слой p-n пе­ре­хо­да, ко­то­рый об­ла­да­ет из­быт­ком элек­тро­нов, со­еди­нен с ме­тал­ли­че­ски­ми пла­сти­на­ми, вы­пол­ня­ю­щи­ми роль по­ло­жи­тель­но­го элек­тро­да, про­пус­ка­ю­щи­ми свет и при­да­ю­щи­ми эле­мен­ту до­пол­ни­тель­ную жест­кость. Ниж­ний слой в кон­струк­ции сол­неч­ной ба­та­реи имеет не­до­ста­ток элек­тро­нов и к нему при­кле­е­на сплош­ная ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на, вы­пол­ня­ю­щая функ­цию от­ри­ца­тель­но­го элек­тро­да.

Счи­та­ет­ся, что в иде­а­ле сол­неч­ная ба­та­рея имеет близ­кий к 20 % КПД. Од­на­ко на прак­ти­ке он при­мер­но равен всего 10 %, при том, что для каких сол­неч­ных ба­та­рей боль­ше, для каких то мень­ше. В ос­нов­ном это за­ви­сит от тех­но­ло­гии, по ко­то­рой вы­пол­нен p-n пе­ре­ход. Са­мы­ми хо­до­вы­ми и име­ю­щи­ми наи­боль­ший про­цент КПД про­дол­жа­ют яв­лять­ся сол­неч­ные ба­та­реи, из­го­тов­лен­ные на ос­но­ве мо­но­кри­стал­ла или по­ли­кри­стал­ла крем­ния. При­чем вто­рые из-за от­но­си­тель­ной де­ше­виз­ны ста­но­вят­ся все рас­про­стра­нен­нее. К ка­ко­му типу кон­струк­ции сол­неч­ная ба­та­рея от­но­сит­ся можно опре­де­лить не­во­ору­жен­ным гла­зом. Мо­но­кри­стал­ли­че­ские све­то­пре­об­ра­зо­ва­те­ли имеют ис­клю­чи­тель­но чёрно-серый цвет, а мо­де­ли на ос­но­ве по­ли­кри­стал­ла крем­ния вы­де­ля­ет синяя по­верх­ность. По­ли­кри­стал­ли­че­ские сол­неч­ные ба­та­реи, из­го­тав­ли­ва­е­мые ме­то­дом литья, ока­за­лись более де­ше­вы­ми в про­из­вод­стве. Од­на­ко и у поли- и мо­но­кри­стал­ли­че­ских пла­стин есть один не­до­ста­ток  — кон­струк­ции сол­неч­ных ба­та­рей на их ос­но­ве не об­ла­да­ют гиб­ко­стью, ко­то­рая в не­ко­то­рых слу­ча­ях не по­ме­ша­ет.

Си­ту­а­ция ме­ня­ет­ся с по­яв­ле­ни­ем в 1975 году сол­неч­ной ба­та­реи на ос­но­ве аморф­но­го крем­ния, ак­тив­ный эле­мент ко­то­рых имеет тол­щи­ну от 0,5 до 1 мкм, обес­пе­чи­вая им гиб­кость. Тол­щи­на обыч­ных крем­ни­е­вых эле­мен­тов до­сти­га­ет 300 мкм. Од­на­ко, не­смот­ря на све­то­по­гло­ща­е­мость аморф­но­го крем­ния, ко­то­рая при­мер­но в 20 раз выше, чем у обыч­но­го, эф­фек­тив­ность сол­неч­ных ба­та­рей та­ко­го типа, а имен­но КПД не пре­вы­ша­ет 12 %. Для моно- и по­ли­кри­стал­ли­че­ских ва­ри­ан­тов при всем этом он может до­сти­гать 17 % и 15 % со­от­вет­ствен­но.

Чи­стый крем­ний в про­из­вод­стве пла­стин для сол­неч­ных ба­та­рей прак­ти­че­ски не ис­поль­зу­ет­ся. Чаще всего в ка­че­стве при­ме­сей для из­го­тов­ле­ния пла­сти­ны, вы­ра­ба­ты­ва­ю­щей по­ло­жи­тель­ный заряд, ис­поль­зу­ет­ся бор, а для от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ных пла­стин мы­шьяк. Кроме них при про­из­вод­стве сол­неч­ных ба­та­рей все чаще ис­поль­зу­ют­ся такие ком­по­нен­ты, как ар­се­нид, гал­лий, медь, кад­мий, тел­лу­рид, селен и дру­гие. Бла­го­да­ря ним сол­неч­ные ба­та­реи ста­но­вят­ся менее чув­стви­тель­ны­ми к пе­ре­па­дам окру­жа­ю­щих тем­пе­ра­тур.

В со­вре­мен­ном мире от­дель­но от дру­гих устройств сол­неч­ные ба­та­реи ис­поль­зу­ют­ся все реже, чаще пред­став­ляя собой так на­зы­ва­е­мые си­сте­мы. Учи­ты­вая, что фо­то­элек­три­че­ские эле­мен­ты вы­ра­ба­ты­ва­ют элек­три­че­ский ток толь­ко при пря­мом воз­дей­ствии сол­неч­ных лучей или света, ночью или в пас­мур­ный день они ста­но­вят­ся прак­ти­че­ски бес­по­лез­ны­ми. С си­сте­ма­ми на сол­неч­ных ба­та­ре­ях всё иначе. Они обо­ру­до­ва­ны ак­ку­му­ля­то­ром, спо­соб­ным на­кап­ли­вать элек­три­че­ский ток днем, когда сол­неч­ная ба­та­рея его вы­ра­ба­ты­ва­ет, а ночью, на­коп­лен­ный заряд может от­да­вать по­тре­би­те­лям.

24.  
i

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту ра­дио­пе­лен­га­то­ра?

 

Ра­дио­пе­лен­га­ция  — опре­де­ле­ние на­прав­ле­ния ( пе­лен­га ) на ис­точ­ник ра­дио­из­лу­че­ния. Ра­дио­пе­лен­га­цию осу­ществ­ля­ют при по­мо­щи ра­дио­пе­лен­га­то­ров. Ра­дио­пе­лен­га­тор со­сто­ит из ан­тен­ной си­сте­мы и приёмно-ин­ди­ка­тор­но­го устрой­ства. Ра­дио­пе­лен­га­ция может быть в раз­лич­ной сте­пе­ни ав­то­ма­ти­зи­ро­ва­на.

 

Ме­то­ды ра­дио­пе­лен­га­ции

1.  Ам­пли­туд­ный метод Для пе­лен­га­ции ам­пли­туд­ным ме­то­дом при­ме­ня­ют ан­тен­ную си­сте­му, име­ю­щую диа­грам­му на­прав­лен­но­сти с одним или не­сколь­ки­ми чет­ки­ми ми­ни­му­ма­ми или мак­си­му­ма­ми. На­при­мер, при пе­лен­га­ции ис­точ­ни­ка в УКВ диа­па­зо­не ти­пич­но при­ме­не­ние ан­тенн типа вол­но­вой канал для по­ис­ка по мак­си­му­му. В КВ диа­па­зо­не часто при­ме­ня­ет­ся ра­моч­ная ан­тен­на, диа­грам­ма на­прав­лен­но­сти ко­то­рой имеет форму вось­мер­ки с двумя чет­ки­ми ми­ни­му­ма­ми. Для устра­не­ния не­од­но­знач­но­сти при­хо­дит­ся при­ме­нять спе­ци­аль­ные тех­ни­че­ские ре­ше­ния (на­при­мер, под­клю­че­ние до­пол­ни­тель­ной шты­ре­вой ан­тен­ны, что поз­во­ля­ет ис­клю­чить один ми­ни­мум и пре­вра­тить диа­грам­му на­прав­лен­но­сти в кар­дио­и­ду).

2.  Фа­зо­вый метод При пе­лен­га­ции фа­зо­вым ме­то­дом при­ме­ня­ют ан­тен­ную си­сте­му, ко­то­рая поз­во­ля­ет раз­ли­чать сиг­на­лы, при­хо­дя­щие с раз­лич­ных на­прав­ле­ний, путём ана­ли­за фаз при­ни­ма­е­мых не­сколь­ки­ми ан­тен­на­ми сиг­на­лов. Как пра­ви­ло, пе­лен­га­ция этим ме­то­дом ав­то­ма­ти­зи­ро­ва­на.

3.  Тель­жан­ский метод Вывод о на­прав­ле­нии (в не­ко­то­рых слу­ча­ях  — и о рас­сто­я­нии) на ис­точ­ник ра­дио­из­лу­че­ния де­ла­ет­ся на ос­но­ва­нии ха­рак­те­ра из­ме­не­ния до­пле­ров­ско­го сдви­га ча­сто­ты сиг­на­ла, при­ни­ма­е­мо­го дви­жу­щим­ся пе­лен­га­то­ром или дви­жу­щей­ся ан­тен­ной пе­лен­га­то­ра. До­пле­ров­ский метод ис­поль­зу­ет­ся, на­при­мер, при пе­лен­га­ции ава­рий­ных ра­дио­буёв си­сте­мы Ко­спас-Сар­сат. Воз­мож­ны также раз­лич­ные ком­би­на­ции пе­ре­чис­лен­ных ме­то­дов.

Путём ра­дио­пе­лен­га­ции ис­точ­ни­ка с двух и более уда­лен­ных друг от друга точек можно опре­де­лить ме­сто­по­ло­же­ние ис­точ­ни­ка из­лу­че­ния путём три­ан­гу­ля­ции. Об­рат­но, при ра­дио­пе­лен­га­ции двух и более раз­не­сен­ных ра­дио­ма­я­ков, ме­сто­по­ло­же­ние ко­то­рых из­вест­но, можно опре­де­лить по­ло­же­ние ра­дио­пе­лен­га­то­ра. И в том и в дру­гом слу­чае для по­лу­че­ния удо­вле­тво­ри­тель­ной точ­но­сти тре­бу­ет­ся, чтобы опре­де­ля­е­мые на­прав­ле­ния до­ста­точ­но от­ли­ча­лись друг от друга. В пер­вом слу­чае этого до­би­ва­ют­ся вы­бо­ром точек, с ко­то­рых осу­ществ­ля­ет­ся ра­дио­пе­лен­га­ция, во вто­ром  —путём вы­бо­ра под­хо­дя­щих ра­дио­ма­я­ков. Мно­гие ра­ди­о­на­ви­га­ци­он­ные си­сте­мы ис­поль­зу­ют ра­дио­пе­лен­га­цию в ка­че­стве ме­то­да опре­де­ле­ния по­ло­же­ния. На­при­мер, ра­дио­ком­пас, по сути, яв­ля­ет­ся спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ным пе­лен­га­то­ром, при­ни­ма­ю­щим сиг­на­лы при­вод­ных ра­дио­ма­я­ков или ве­ща­тель­ных стан­ций сред­не­вол­но­во­го диа­па­зо­на. Су­ще­ству­ет боль­шое ко­ли­че­ство раз­лич­ных ава­рий­ных ра­дио­буёв, со­дер­жа­щих в себе ра­дио­ма­я­ки, ме­сто­по­ло­же­ние ко­то­рых в слу­чае ава­рии может быть уста­нов­ле­но путём ра­дио­пе­лен­га­ции. Со­вре­мен­ные ра­дио­буи, как пра­ви­ло, пе­ре­да­ют ин­ди­ви­ду­аль­ный код, поз­во­ля­ю­щий иден­ти­фи­ци­ро­вать буй, а также ко­ор­ди­на­ты места бед­ствия, опре­делённые встро­ен­ным на­ви­га­ци­он­ным приёмни­ком, Также при­е­мы ра­дио­пе­лен­га­ции ис­поль­зу­ют­ся при по­ис­ках ла­вин­ных ра­дио­ма­я­ков. Наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ные типы ла­вин­ных ма­я­ков ис­поль­зу­ют ча­сто­ту 457 кГц, на ко­то­рой на­прав­лен­ность ан­тенн опре­де­ля­ет­ся в первую оче­редь эф­фек­та­ми ближ­ней зоны.

25.  
i

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту тур­би­ны АЭС?

Атом­ная стан­ция (АЭС)  — ядер­ная уста­нов­ка , ис­поль­зу­ю­щая для про­из­вод­ства энер­гии (чаще всего элек­три­че­ской) ядер­ный ре­ак­тор (ре­ак­то­ры), ком­плекс не­об­хо­ди­мых со­ору­же­ний и обо­ру­до­ва­ния.

Ядер­ный ре­ак­тор  — устрой­ство, пред­на­зна­чен­ное для ор­га­ни­за­ции управ­ля­е­мой са­мо­под­дер­жи­ва­ю­щей­ся цеп­ной ре­ак­ции де­ле­ния, ко­то­рая все­гда со­про­вож­да­ет­ся вы­де­ле­ни­ем энер­гии. Пре­вра­ще­ние ве­ще­ства со­про­вож­да­ет­ся вы­де­ле­ни­ем сво­бод­ной энер­гии лишь в том слу­чае, если ве­ще­ство об­ла­да­ет за­па­сом энер­гий. По­след­нее озна­ча­ет, что мик­ро­ча­сти­цы ве­ще­ства на­хо­дят­ся в со­сто­я­нии с энер­ги­ей покоя боль­шей, чем в дру­гом воз­мож­ном, пе­ре­ход в ко­то­рое су­ще­ству­ет. Са­мо­про­из­воль­но­му пе­ре­хо­ду все­гда пре­пят­ству­ет энер­ге­ти­че­ский ба­рьер, для пре­одо­ле­ния ко­то­ро­го мик­ро­ча­сти­ца долж­на по­лу­чить извне какое-то ко­ли­че­ство энер­гии  — энер­гии воз­буж­де­ния. Эк­зо­энер­ге­ти­че­ская ре­ак­ция со­сто­ит в том, что в сле­ду­ю­щем за воз­буж­де­ни­ем пре­вра­ще­нии вы­де­ля­ет­ся энер­гии боль­ше, чем тре­бу­ет­ся для воз­буж­де­ния про­цес­са. Су­ще­ству­ют два спо­со­ба пре­одо­ле­ния энер­ге­ти­че­ско­го ба­рье­ра: либо за счёт ки­не­ти­че­ской энер­гии стал­ки­ва­ю­щих­ся ча­стиц, либо за счёт энер­гии связи при­со­еди­ня­ю­щей­ся ча­сти­цы.

На ри­сун­ке по­ка­за­на схема ра­бо­ты атом­ной элек­тро­стан­ции с двух­кон­тур­ным во­до­во­дя­ным энер­ге­ти­че­ским ре­ак­то­ром . Энер­гия, вы­де­ля­е­мая в ак­тив­ной зоне ре­ак­то­ра, пе­ре­даётся теп­ло­но­си­те­лю пер­во­го кон­ту­ра. Далее теп­ло­но­си­тель по­сту­па­ет в теп­ло­об­мен­ник (па­ро­ге­не­ра­тор), где на­гре­ва­ет до ки­пе­ния воду вто­ро­го кон­ту­ра. По­лу­чен­ный при этом пар по­сту­па­ет в тур­би­ны , вра­ща­ю­щие элек­тро­ге­не­ра­то­ры . На вы­хо­де из тур­бин пар по­сту­па­ет в кон­ден­са­тор , где охла­жда­ет­ся боль­шим ко­ли­че­ством воды, по­сту­па­ю­щим из во­до­хра­ни­ли­ща.

Ком­пен­са­тор дав­ле­ния пред­став­ля­ет собой до­воль­но слож­ную и гро­мозд­кую кон­струк­цию, ко­то­рая слу­жит для вы­рав­ни­ва­ния ко­ле­ба­ний дав­ле­ния в кон­ту­ре во время ра­бо­ты ре­ак­то­ра, воз­ни­ка­ю­щих за счёт теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния теп­ло­но­си­те­ля. Дав­ле­ние в 1-м кон­ту­ре может до­хо­дить до 160 ат­мо­сфер ( ВВЭР-1000 ).

По­ми­мо воды, в раз­лич­ных ре­ак­то­рах в ка­че­стве теп­ло­но­си­те­ля могут при­ме­нять­ся также рас­пла­вы ме­тал­лов: на­трий , сви­нец, эв­тек­ти­че­ский сплав свин­ца с вис­му­том и др. Ис­поль­зо­ва­ние жид­ко­ме­тал­ли­че­ских теп­ло­но­си­те­лей поз­во­ля­ет упро­стить кон­струк­цию обо­лоч­ки ак­тив­ной зоны ре­ак­то­ра (в от­ли­чие от во­дя­но­го кон­ту­ра, дав­ле­ние в жид­ко­ме­тал­ли­че­ском кон­ту­ре не пре­вы­ша­ет ат­мо­сфер­ное), из­ба­вить­ся от ком­пен­са­то­ра дав­ле­ния.

Общее ко­ли­че­ство кон­ту­ров может ме­нять­ся для раз­лич­ных ре­ак­то­ров, схема на ри­сун­ке при­ве­де­на для ре­ак­то­ров типа ВВЭР (Водо-Во­дя­ной Энер­ге­ти­че­ский Ре­ак­тор). Ре­ак­то­ры типа РБМК (Ре­ак­тор Боль­шой Мощ­но­сти Ка­наль­но­го типа) ис­поль­зу­ет один во­дя­ной кон­тур, ре­ак­то­ры на быст­рых ней­тро­нах  — два на­три­е­вых и один во­дя­ной кон­ту­ры, пер­спек­тив­ные про­ек­ты ре­ак­тор­ных уста­но­вок СВБР-100 и БРЕСТ пред­по­ла­га­ют двух­кон­тур­ную схему, с тя­же­лым теп­ло­но­си­те­лем в пер­вом кон­ту­ре и водой во вто­ром.

В слу­чае не­воз­мож­но­сти ис­поль­зо­ва­ния боль­шо­го ко­ли­че­ства воды для кон­ден­са­ции пара, вме­сто ис­поль­зо­ва­ния во­до­хра­ни­ли­ща вода может охла­ждать­ся в спе­ци­аль­ных охла­ди­тель­ных баш­нях ( гра­дир­нях ), ко­то­рые бла­го­да­ря своим раз­ме­рам обыч­но яв­ля­ют­ся самой за­мет­ной ча­стью атом­ной элек­тро­стан­ции.

Любая ра­бо­та­ю­щая АЭС ока­зы­ва­ет вли­я­ние на окру­жа­ю­щую среду по четырём на­прав­ле­ни­ям:

• га­зо­об­раз­ные (в том числе ра­дио­ак­тив­ные) вы­бро­сы в ат­мо­сфе­ру;

• вы­бро­сы боль­шо­го ко­ли­че­ства тепла;

• рас­про­стра­не­ние во­круг АЭС жид­ких ра­дио­ак­тив­ных от­хо­дов.

• Со­зда­ние так на­зы­ва­е­мых ато­мо­гра­дов.

В про­цес­се ра­бо­ты ре­ак­то­ра АЭС сум­мар­ная ак­тив­ность де­ля­щих­ся ма­те­ри­а­лов воз­рас­та­ет в мил­ли­о­ны раз. Ко­ли­че­ство и со­став га­зо­аэро­золь­ных вы­бро­сов ра­ди­о­нук­ли­дов в ат­мо­сфе­ру за­ви­сит от типа ре­ак­то­ра, про­дол­жи­тель­но­сти экс­плу­а­та­ции, мощ­но­сти ре­ак­то­ра, эф­фек­тив­но­сти газо- и во­до­очист­ки. Га­зо­аэро­золь­ные вы­бро­сы про­хо­дят слож­ную си­сте­му очист­ки, не­об­хо­ди­мую для сни­же­ния их ак­тив­но­сти, а затем вы­бра­сы­ва­ют­ся в ат­мо­сфе­ру через вы­со­кую трубу, пред­на­зна­чен­ную для сни­же­ния их тем­пе­ра­ту­ры.

Ос­нов­ные ком­по­нен­ты га­зо­аэро­золь­ных вы­бро­сов  — ра­дио­ак­тив­ные инерт­ные газы, аэро­зо­ли ра­дио­ак­тив­ных про­дук­тов де­ле­ния и ак­ти­ви­ро­ван­ных про­дук­тов кор­ро­зии, ле­ту­чие со­еди­не­ния ра­дио­ак­тив­но­го йода. В общей слож­но­сти в ре­ак­то­ре АЭС из ура­но­во­го топ­ли­ва об­ра­зу­ют­ся по­сред­ством де­ле­ния ато­мов около 300 раз­лич­ных ра­ди­о­нук­ли­дов, из ко­то­рых более 30 могут по­пасть в ат­мо­сфе­ру.

26.  
i

Поезд на маг­нит­ной по­душ­ке

Поезд на маг­нит­ном под­ве­се  — маг­ни­то­план или маг­лев (от англ, magnetic levitation) дви­жет­ся и управ­ля­ет­ся за счёт маг­нит­ных сил. В про­цес­се дви­же­ния поезд не ка­са­ет­ся по­верх­но­сти рель­са и раз­ви­ва­ет очень боль­шую ско­рость, срав­ни­мую со ско­ро­стью самолёта. Дви­же­ние по­ез­да управ­ля­ет­ся ис­кус­ствен­но со­здан­ным элек­тро­маг­нит­ным полем, ко­то­рое может из­ме­нять­ся во вре­ме­ни. Два боль­ших элек­тро­маг­ни­та вза­и­мо­дей­ству­ют между собой так, что поезд как бы «висит» над рель­сом. Между по­ез­дом и рель­сом пол­но­стью от­сут­ству­ет сила тре­ния, что поз­во­ля­ет про­длить экс­плу­а­та­ци­он­ный срок по­движ­но­го со­ста­ва. Но этот поезд не может ис­поль­зо­вать обыч­ную, уже име­ю­щу­ю­ся транс­порт­ную ин­фра­струк­ту­ру. Для него не­об­хо­ди­мо про­кла­ды­вать новые трас­сы и стро­ить новую до­рож­ную ин­фра­струк­ту­ру.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты по­ез­да на маг­нит­ной по­душ­ке?

27.  
i

Па­ро­вая ма­ши­на.

В конце XVIII века в ряде стран Ев­ро­пы про­изо­шла про­мыш­лен­ная ре­во­лю­ция, в ос­но­ве ко­то­рой было изоб­ре­те­ние па­ро­вой ма­ши­ны. На схеме по­ка­зан прин­цип её ра­бо­ты. Ос­нов­ным ра­бо­чим телом ма­ши­ны яв­ля­ет­ся пар, ко­то­рый об­ра­зу­ет­ся в котле и даль­ше по тру­бам подаётся в ци­линдр, при­во­дя в дви­же­ние си­сте­му ме­ха­низ­мов, не­об­хо­ди­мых для ра­бо­ты лю­бо­го ме­ха­ни­че­ско­го устрой­ства. При этом могло по­во­ра­чи­вать­ся ко­ле­со, при­во­дя в дви­же­ние ста­нок или под­ни­мая груз, или от­ка­чи­вая воду и т. д. От­ра­бо­тав­ший пар вы­хо­дит из ци­лин­дра, охла­жда­ет­ся в кон­ден­са­то­ре и, пре­вра­ща­ясь в воду, воз­вра­ща­ет­ся в котёл.

Ко­эф­фи­ци­ент по­лез­но­го дей­ствия пер­вых па­ро­вых машин был край­не низ­ким. Ме­ха­низм тре­бо­вал более се­рьез­ной ин­же­нер­ной до­ра­бот­ки.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты па­ро­вой ма­ши­ны?

28.  
i

Ро­у­тер (марш­ру­ти­за­тор)

Для ра­бо­ты мо­биль­ной связи, мо­де­мов, спут­ни­ко­вых си­стем и мно­гих дру­гих устройств ис­поль­зу­ют­ся бес­про­вод­ные тех­но­ло­гии. Одним из при­ме­ров ис­поль­зо­ва­ния бес­про­вод­ных тех­но­ло­гий яв­ля­ет­ся Wi-Fi. Обя­за­тель­ным усло­ви­ем бес­про­вод­ной связи устрой­ства с сетью Ин­тер­нет яв­ля­ет­ся на­ли­чие точки до­сту­па  — ро­у­те­ра или марш­ру­ти­за­то­ра. Связь между точ­кой до­сту­па (ро­у­те­ром) и устрой­ством осу­ществ­ля­ет­ся с по­мо­щью элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния опре­делённого диа­па­зо­на, ко­то­рое из­лу­ча­ет­ся ро­у­те­ром, рас­про­стра­ня­ет­ся в воз­ду­хе со ско­ро­стью света и при­ни­ма­ет­ся устрой­ством (на­при­мер, но­ут­бу­ком). Каж­дый ро­у­тер ра­бо­та­ет в опре­делённом диа­па­зо­не ча­стот, в ко­то­ром вы­де­ля­ет­ся цен­траль­ная ча­сто­та. На се­го­дняш­ний день стан­дар­ты Wi-Fi сети под­дер­жи­ва­ют­ся двумя цен­траль­ны­ми ча­сто­та­ми: 2,4 ГГц и 5 ГГц (ГГц  — ги­га­герц  — 109 Гц). Наи­бо­лее часто встре­ча­ю­ща­я­ся ра­бо­чая цен­траль­ная ча­сто­та  — это 2,4 ГГц.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты ро­у­те­ра (марш­ру­ти­за­то­ра)?

29.  
i

Кон­такт­ные линзы

Све­то­вые лучи, иду­щие в глаз, ис­пы­ты­ва­ют пер­вое пре­лом­ле­ние, про­хо­дя через ро­го­ви­цу, далее в пе­ред­ней глаз­ной ка­ме­ре, хру­ста­ли­ке, зад­ней глаз­ной ка­ме­ре. Пре­ломлённые лучи со­би­ра­ют­ся на сет­чат­ке. Если изоб­ра­же­ние пред­ме­та по­лу­ча­ет­ся не на сет­чат­ке (перед ней или за ней), то че­ло­век видит пред­мет нечётким, раз­мы­тым, без де­та­лей. Кон­такт­ные линзы, как и очки, кор­рек­ти­ру­ют бли­зо­ру­кость, даль­но­зор­кость, астиг­ма­тизм. Кон­такт­ные линзы имеют форму «чаши», из­го­тав­ли­ва­ют­ся из про­ни­ца­е­мо­го для кис­ло­ро­да ма­те­ри­а­ла. По­верх­ность, кон­так­ти­ру­ю­щая с ро­го­ви­цей, со­от­вет­ству­ет форме ро­го­ви­цы, пе­ред­няя по­верх­ность ис­прав­ля­ет не­пра­виль­ную оп­ти­че­скую си­сте­му глаза, фо­ку­си­ру­ет изоб­ра­же­ние на сет­чат­ке, не ис­ка­жа­ет форму пред­ме­тов. Кон­такт­ные линзы со­при­ка­са­ют­ся через слёзную плёнку с ро­го­ви­цей глаза и на­хо­дят­ся с ним «в кон­так­те». Глаза даль­но­зор­кие ис­прав­ля­ют­ся кон­такт­ны­ми со­би­ра­ю­щи­ми лин­за­ми, глаза бли­зо­ру­кие  — кон­такт­ны­ми рас­се­и­ва­ю­щи­ми лин­за­ми. Диа­па­зон кор­рек­ции кон­такт­ных линз до­ста­точ­но ши­ро­кий: от +20 до -20 ди­оп­трий.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты кон­такт­ных линз?

30.  
i

Бес­про­вод­ная «мышь»

Для со­зда­ния и ра­бо­ты боль­шин­ства бес­про­вод­ных устройств ис­поль­зу­ют­ся ра­дио­вол­ны, ко­то­рые и пе­ре­но­сят не­об­хо­ди­мую ин­фор­ма­цию. Го­во­ря про­стым язы­ком, в ра­бо­ту бес­про­вод­ных устройств за­ло­же­ны ос­нов­ные прин­ци­пы ра­дио­свя­зи. Диа­па­зон ра­дио­волн до­воль­но боль­шой. По­это­му воз­мож­но­стей для бес­про­вод­ных тех­но­ло­гий очень много. Бес­про­вод­ная «мышь» при­об­ре­ла очень боль­шую по­пу­ляр­ность из-за от­сут­ствия жёсткой при­вяз­ки к ком­пью­те­ру и воз­мож­но­сти ра­бо­тать на боль­ших ди­стан­ци­ях, чем поз­во­ля­ет про­вод, со­еди­ня­ю­щий «мышь» с ком­пью­те­ром. В за­ви­си­мо­сти от ис­поль­зу­е­мой ча­сто­ты раз­ли­ча­ют три мо­ди­фи­ка­ции «мыши»: ра­бо­та на ча­сто­те 28 МГц, Bluetooth и ча­сто­те 2,5 ГГц. Про­из­вод­ство ком­пью­тер­ных «мышек» на ча­сто­те 28 МГц уже прак­ти­че­ски пре­кра­ще­но, так как эта от­но­си­тель­но низ­кая ча­сто­та легко экра­ни­ру­ет­ся дру­ги­ми пред­ме­та­ми и не обес­пе­чи­ва­ет до­ста­точ­но­го быст­ро­дей­ствия. Вы­со­кая ча­сто­та 2,5 ГГц обес­пе­чи­ва­ет ра­бо­ту на до­ста­точ­но боль­шом рас­сто­я­нии и на этом рас­сто­я­нии со­хра­ня­ет вы­со­кую ра­бо­то­спо­соб­ность.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты бес­про­вод­ной «мыши» ?

31.  
i

Тем­пе­ра­тур­ные шкалы

Тер­мо­метр  — это при­бор для из­ме­ре­ния тем­пе­ра­ту­ры, в ко­то­ром ис­поль­зу­ют­ся ве­ще­ства, спо­соб­ные до­ста­точ­но силь­но ме­нять опре­делённые свои свой­ства при на­гре­ва­нии или охла­жде­нии. На­при­мер, жид­кост­ные тер­мо­мет­ры стро­ят­ся на свой­стве тел из­ме­нять свой объём при на­гре­ва­нии и охла­жде­нии.

Ос­нов­ной прин­цип по­стро­е­ния тем­пе­ра­тур­ной шкалы: выбор тер­мо­мет­ри­че­ско­го ве­ще­ства, свой­ство его ра­бо­ты, за­да­ние на­чаль­ной точки отсчёта и раз­мер еди­ни­цы тем­пе­ра­ту­ры  — гра­дус. В ка­че­стве ос­нов­ных отсчётных точек может ис­поль­зо­вать­ся трой­ная точка воды, точка ки­пе­ния воды, во­до­ро­да, кис­ло­ро­да, точка за­твер­де­ва­ния зо­ло­та и т. д. На­при­мер, для ртут­но­го тер­мо­мет­ра Фа­рен­гейт ис­поль­зо­вал первую точку  — ноль  — тем­пе­ра­ту­ра смеси вода-лёд- на­ша­тыр­ный спирт, вто­рую точку  — 96 °F  — тем­пе­ра­ту­ра тела здо­ро­во­го че­ло­ве­ка. По шкале Фа­рен­гей­та тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния чи­стой воды со­став­ля­ет 212 °F.

Для шкалы Цель­сия ре­пер­ной точ­кой яв­ля­ет­ся тем­пе­ра­ту­ра за­мер­за­ния воды при нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии  — О °С.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты тер­мо­мет­ра?

32.  
i

Парк­тро­ник

Парк­тро­ник (аку­сти­че­ская пар­ко­воч­ная си­сте­ма)  — спе­ци­аль­ное обо­ру­до­ва­ние, пре­ду­пре­жда­ю­щее во­ди­те­ля об опас­но­сти, пре­гра­де, дру­гом транс­порт­ном сред­стве. Парк­тро­ник уста­нав­ли­ва­ет­ся на пе­ред­нем и зад­нем бам­пе­ре ав­то­мо­би­ля и фик­си­ру­ет пре­пят­ствия на рас­сто­я­нии от 2 м до 0,2 м, пре­ду­пре­ждая во­ди­те­ля зву­ко­вым сиг­на­лом и ин­фор­ма­ци­ей на дис­плее бор­то­во­го ком­пью­те­ра. Дат­чи­ки пар­ко­воч­но­го ра­да­ра ра­бо­та­ют на ос­но­ве от­ра­же­ния уль­тра­зву­ко­вых сиг­на­лов от по­верх­но­стей во­круг ав­то­мо­би­ля. Дат­чи­ки парк­тро­ни­ка фик­си­ру­ют отражённые волны, дан­ные об­ра­ба­ты­ва­ют­ся в элек­трон­ном блоке (по длине волны опре­де­ля­ет­ся рас­сто­я­ние до пре­гра­ды), ин­фор­ма­ция вы­во­дит­ся на шкалу в виде пла­шек или на дис­плей в виде цифр. Од­но­вре­мен­но подаётся зву­ко­вой сиг­нал. Чем мень­ше рас­сто­я­ние до пре­пят­ствия, тем чаще подаётся зву­ко­вой сиг­нал. При рас­сто­я­нии до пре­гра­ды мень­ше 30 см пре­ду­пре­жда­ю­щий сиг­нал ста­но­вит­ся не­пре­рыв­ным.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты парк­тро­ни­ка?

33.  
i

Тер­мо­скоп Га­ли­лея

В 1597 году Га­ли­лей скон­стру­и­ро­вал тер­мо­скоп  — пер­вый про­об­раз со­вре­мен­но­го тер­мо­мет­ра. При­бор со­сто­ял из стек­лян­ной труб­ки, к концу ко­то­рой был при­па­ян полый стек­лян­ный шарик. Сво­бод­ный конец стек­лян­ной труб­ки опус­кал­ся в сосуд с водой. Вода под­ни­ма­лась в стек­лян­ной труб­ке на опре­делённую вы­со­ту. Шарик по­до­гре­вал­ся или охла­ждал­ся. При этом из­ме­ня­лась вы­со­та стол­би­ка воды (см. рис.) в тон­ком со­су­де. Из­ме­не­ние вы­со­ты стол­би­ка воды поз­во­ля­ло су­дить о сте­пе­ни на­гре­то­сти стек­лян­но­го ша­ри­ка. Этот при­бор по­ка­зы­вал при­бли­зи­тель­ные зна­че­ния тем­пе­ра­ту­ры, и его по­ка­за­ния за­ви­се­ли от ве­ли­чи­ны ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты тер­мо­ско­па?

34.  
i

Сен­сор­ный экран

Сен­сор­ный экран (тач­скрин)  — это устрой­ство для ввода и вы­во­да ин­фор­ма­ции, осу­ществ­ля­ю­ще­е­ся ка­са­ни­ем в опре­делённом месте экра­на, то есть осу­ществ­ля­ет­ся ин­тер­ак­тив­ное вза­и­мо­дей­ствие. На се­го­дняш­ний день по типу ра­бо­ты дис­плея вы­де­ля­ют­ся сле­ду­ю­щие кон­струк­ции: ре­зи­стив­ные, ёмкост­ные, вол­но­вые.

В ёмкост­ных тач­скри­нах стек­лян­ную ос­но­ву по­кры­ва­ют слоем, ко­то­рый вы­пол­ня­ет роль на­ко­пи­те­ля элек­три­че­ско­го за­ря­да. До ка­са­ния экра­на каж­дая точка об­ла­да­ет не­ко­то­рым элек­три­че­ским за­ря­дом. При ка­са­нии экра­на по­яв­ля­ет­ся точка утеч­ки тока, за ко­то­рой сле­дят дат­чи­ки, рас­по­ло­жен­ные в четырёх углах экра­на. Этот элек­три­че­ский заряд точки экра­на за­би­ра­ет рука че­ло­ве­ка, хо­ро­шо про­во­дя­щая ток. Пре­иму­ще­ство ёмкост­ных тач­скри­нов перед ре­зи­стив­ны­ми  — улуч­шен­ная про­зрач­ность дис­плея и воз­мож­ность при­ме­нять менее яркую и эр­го­но­мич­ную под­свет­ку.

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние лежит в ос­но­ве ра­бо­ты тач­скри­на?

35.  
i

Ро­у­тер (марш­ру­ти­за­тор)

Для ра­бо­ты мо­биль­ной связи, мо­де­мов, спут­ни­ко­вых си­стем и мно­гих дру­гих устройств ис­поль­зу­ют­ся бес­про­вод­ные тех­но­ло­гии. Одним из при­ме­ров ис­поль­зо­ва­ния бес­про­вод­ных тех­но­ло­гий яв­ля­ет­ся Wi-Fi. Обя­за­тель­ным усло­ви­ем бес­про­вод­ной связи устрой­ства с сетью Ин­тер­нет яв­ля­ет­ся на­ли­чие точки до­сту­па  — ро­у­те­ра или марш­ру­ти­за­то­ра. Связь между точ­кой до­сту­па (ро­у­те­ром) и устрой­ством осу­ществ­ля­ет­ся с по­мо­щью элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния опре­делённого диа­па­зо­на, ко­то­рое из­лу­ча­ет­ся ро­у­те­ром, рас­про­стра­ня­ет­ся в воз­ду­хе со ско­ро­стью света и при­ни­ма­ет­ся устрой­ством (на­при­мер, но­ут­бу­ком). Каж­дый ро­у­тер ра­бо­та­ет в опре­делённом диа­па­зо­не ча­стот, в ко­то­ром вы­де­ля­ет­ся цен­траль­ная ча­сто­та. На се­го­дняш­ний день стан­дар­ты Wi-Fi сети под­дер­жи­ва­ют­ся двумя цен­траль­ны­ми ча­сто­та­ми: 2,4 ГГц и 5 ГГц. (ГГц  — ги­га­Герц  — 109 Гц). Наи­бо­лее часто встре­ча­ю­ща­я­ся ра­бо­чая цен­траль­ная ча­сто­та  — это 2,4 ГГц.

На­зва­ние диа­па­зо­наДлины волнЧа­сто­ты
Сверх­длин­ные ра­дио­вол­ныБолее 10 кмМенее 30 кГц
Длин­ные ра­дио­вол­ны10 км  — 1 км30 кГц  — 300 кГц
Сред­ние ра­дио­вол­ны1 км  — 100 м300 кГц  — 3 МГц
Ко­рот­кие ра­дио­вол­ны100 м  — 10 м3 МГц  — 30 МГц
Уль­тра­ко­рот­кие ра­дио­вол­ны10 м  — 1 мм30 МГц  — 300 ГГц
Ин­фра­крас­ное из­лу­че­ние1 мм  — 780 нм300 ГГц  — 430 ТГц
Ви­ди­мое из­лу­че­ние780  — 380 нм430  — 750 ТГц
Уль­тра­фи­о­ле­то­вое из­лу­че­ние380  — 10 нм1014  — 1016 Гц
Рент­ге­нов­ское из­лу­че­ние10  — 0,005 нм1016  — 1019 Гц
Гамма-из­лу­че­ниеМенее 0,005 нмБолее 1019 Гц

Какой диа­па­зон элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния ис­поль­зу­ет­ся в ра­бо­те ро­у­те­ра (марш­ру­ти­за­то­ра)?

36.  
i

Ин­струк­ция к сти­раль­ной ма­ши­не

Пре­жде чем вклю­чать ма­ши­ну в ро­зет­ку, под­со­еди­ни­те про­вод за­зем­ле­ния к во­до­про­вод­ной трубе, если она сде­ла­на из ме­тал­ла. Если вода подаётся по тру­бам из син­те­ти­че­ско­го ма­те­ри­а­ла, та­ко­го как винил, за­зем­ле­ние не может быть про­из­ве­де­но к во­до­про­вод­ной трубе. Не­об­хо­ди­мо ис­поль­зо­вать дру­гой спо­соб за­зем­ле­ния.

Вни­ма­ние: Не под­со­еди­няй­те про­вод за­зем­ле­ния к га­зо­вой трубе, гро­мо­от­во­ду, те­ле­фон­ным ли­ни­ям и т. п.

Для мак­си­маль­ной без­опас­но­сти под­со­еди­ни­те про­вод за­зем­ле­ния к мед­ной пла­сти­не или штырю за­зем­ле­ния и за­ко­пай­те пла­сти­ну или штырь в землю на глу­би­ну не менее 20 см.

В ин­струк­ции тре­бу­ет­ся при уста­нов­ке сти­раль­ной ма­ши­ны под­со­еди­нить про­вод за­зем­ле­ния. Для чего де­ла­ют за­зем­ле­ние?

37.  
i

Про­чи­тай­те фраг­мент ин­струк­ции к мик­ро­вол­но­вой печи и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

По­че­му в ин­струк­ции ре­ко­мен­ду­ет­ся по­ме­щать в на­гре­ва­е­мую жид­кость пласт­мас­со­вую ложку?

38.  
i

Про­чи­тай­те фраг­мент опи­са­ния прин­ци­па ра­бо­ты и ин­струк­ции к ка­стрю­ле-ско­ро­вар­ке и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Ка­стрю­ля-ско­ро­вар­ка

 

Ско­ро­вар­ка  — вид ка­стрюли с гер­ме­тич­но за­кры­ва­ю­щей­ся крыш­кой. Бла­го­да­ря гер­ме­тич­ной крыш­ке во внут­рен­нем объёме ско­ро­вар­ки об­ра­зу­ет­ся по­вы­шен­ное дав­ле­ние, ко­то­рое при­во­дит к по­вы­ше­нию тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния воды.

В крыш­ке ско­ро­вар­ки обя­за­тель­но есть пру­жин­ный кла­пан, ко­то­рый обес­пе­чи­ва­ет страв­ли­ва­ние пара при по­вы­ше­нии внут­рен­не­го дав­ле­ния до за­дан­ной поль­зо­ва­те­лем ве­ли­чи­ны. По­ми­мо него для без­опас­но­сти ско­ро­вар­ка снаб­жа­ет­ся по мень­шей мере ещё одним ава­рий­ным кла­па­ном  — он от­кры­ва­ет­ся, если внут­рен­нее дав­ле­ние пре­вы­сит пре­дел, уста­нов­лен­ный из­го­то­ви­те­лем, если ра­бо­чий кла­пан ока­жет­ся засорён или не­ис­пра­вен. За ис­прав­ным со­сто­я­ни­ем обоих кла­па­нов не­об­хо­ди­мо тща­тель­но сле­дить.

Ин­струк­ция по поль­зо­ва­нию ско­ро­вар­кой со­дер­жит много раз­лич­ных пре­ду­пре­жде­ний:

ВАЖ­НЫЕ МЕРЫ БЕЗ­ОПАС­НО­СТИ!

• Не поз­во­ляй­те детям и жи­вот­ным на­хо­дить­ся рядом с ра­бо­та­ю­щей ско­ро­вар­кой.

• Ни­ко­гда не остав­ляй­те ско­ро­вар­ку без при­смот­ра.

• Не ставь­те ско­ро­вар­ку в на­гре­тую ду­хов­ку.

• При пе­ре­ме­ще­нии ско­ро­вар­ки, на­хо­дя­щей­ся под дав­ле­ни­ем, дви­гай­тесь край­не осто­рож­но. Не до­тра­ги­вай­тесь до го­ря­чих по­верх­но­стей, ис­поль­зуй­те ручки. В слу­чае не­об­хо­ди­мо­сти ис­поль­зуй­те пер­чат­ки.

• Дан­ный при­бор ра­бо­та­ет под дав­ле­ни­ем и, сле­до­ва­тель­но, может стать при­чи­ной об­ва­ри­ва­ния (при не­пра­виль­ном ис­поль­зо­ва­нии). Пре­жде чем на­чать на­гре­вать ско­ро­вар­ку, убе­ди­тесь, что устрой­ство за­кры­то долж­ным об­ра­зом (см. главу «Ин­струк­ции по ис­поль­зо­ва­нию»).

• Ни­ко­гда не при­ла­гай­те силу для от­кры­тия ско­ро­вар­ки. Не от­кры­вай­те пре­жде, чем дав­ле­ние внут­ри па­ро­вар­ки пол­но­стью упа­дет (см. «Ин­струк­ции по ис­поль­зо­ва­нию»).

• Ни в коем слу­чае не ис­поль­зуй­те ско­ро­вар­ку без воды или жид­ко­сти  — это при­ве­дет к серьёзному по­вре­жде­нию устрой­ства.

• Не за­пол­няй­те ско­ро­вар­ку более чем на 2/3. Когда Вы го­то­ви­те пищу, ко­то­рая в про­цес­се го­тов­ки уве­ли­чи­ва­ет­ся в объёме, как, на­при­мер, рис или обез­во­жен­ные овощи, не на­пол­няй­те ско­ро­вар­ку боль­ше, чем на­по­ло­ви­ну (1/2).

• После варки мяса с кожей (на­при­мер, го­вя­жье­го языка или цыплёнка), ко­то­рое может на­ко­пить воду под кожей под воз­дей­стви­ем дав­ле­ния, не про­ка­лы­вай­те мясо, пока не про­падёт на­бух­лость на коже: вы мо­же­те ошпа­рить­ся.

• При при­го­тов­ле­нии гу­стой пищи (ко­то­рая может вспе­ни­вать­ся) слег­ка встря­хи­вай­те ско­ро­вар­ку перед от­кры­ти­ем крыш­ки для предот­вра­ще­ния вы­бро­са пищи (и ошпа­ри­ва­ния).

• Перед каж­дым ис­поль­зо­ва­ни­ем про­верь­те, не за­со­ри­лись ли кла­па­ны.

• Ни­ко­гда не ис­поль­зуй­те ско­ро­вар­ку для глу­бо­ко­го про­жа­ри­ва­ния в масле под дав­ле­ни­ем или до­бав­ле­ния жира в тесто.

На­зо­ви­те фи­зи­че­ское яв­ле­ние, ко­то­рое лежит в ос­но­ве прин­ци­па ра­бо­ты ско­ро­вар­ки. Объ­яс­ни­те, как оно ре­а­ли­зу­ет­ся в дан­ном при­бо­ре.

39.  
i

Про­чи­тай­те фраг­мент опи­са­ния прин­ци­па ра­бо­ты и ин­струк­ции к ка­стрю­ле-ско­ро­вар­ке и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Ла­зер­ная указ­ка

Ла­зер­ная указ­ка  — это пор­та­тив­ный лазер, ге­не­ри­ру­ю­щий ко­ге­рент­ное уз­ко­на­прав­лен­ное из­лу­че­ние крас­но­го (с дли­ной волны 635—670 нм), зелёного (510-530 нм) или реже дру­гих цве­тов. Зелёное из­лу­че­ние на дан­ных дли­нах волн близ­ко к мак­си­му­му чув­стви­тель­но­сти су­ме­реч­но­го зре­ния че­ло­ве­ка.

Ис­точ­ни­ком энер­гии для зелёного из­лу­че­ния яв­ля­ет­ся на­кач­ка мощ­ным (200–1000 мВт) ин­фра­крас­ным ла­зе­ром с λ=808 нм. Вы­ход­ное зелёное из­лу­че­ние имеет не более 20 % мощ­но­сти от воз­буж­да­ю­ще­го ин­фра­крас­но­го из­лу­че­ния. На вы­хо­де ла­зе­ра не­об­хо­ди­мо ста­вить ИК-фильтр, по­гло­ща­ю­щий воз­буж­да­ю­щее из­лу­че­ние. Од­на­ко мно­гие про­из­во­ди­те­ли пре­не­бре­га­ют этим пра­ви­лом, и по­это­му из­лу­че­ние ла­зе­ра, со­сто­я­щее, в ос­нов­ном, из не­ви­ди­мых ИК-лучей, опас­но при по­па­да­нии в глаз – может вы­звать вре­мен­ную или даже дли­тель­ную сле­по­ту и по­вре­жде­ние сет­чат­ки (в за­ви­си­мо­сти от мощ­но­сти указ­ки и вре­ме­ни осве­ще­ния).

По­че­му из­лу­че­ние зелёной ла­зер­ной указ­ки со­дер­жит боль­шую долю ин­фра­крас­но­го из­лу­че­ния?

40.  
i

Про­точ­ный элек­три­че­ский во­до­на­гре­ва­тель

Про­точ­ный элек­три­че­ский во­до­на­гре­ва­тель (ЭВН) пред­на­зна­чен для по­лу­че­ния го­ря­чей воды, рас­счи­тан на на­пря­же­ние 220 В и по­треб­ля­е­мую мощ­ность 6 кВт. Вода, по­сту­па­ю­щая из во­до­про­во­да (ми­ни­маль­но до­пу­сти­мое дав­ле­ние равно 0,05 МПа), на­гре­ва­ет­ся, про­хо­дя по теп­ло­об­мен­ни­ку из меди, в ко­то­ром на­хо­дят­ся на­гре­ва­тель­ные эле­мен­ты. Тем­пе­ра­ту­ра воды задаётся либо ре­гу­ли­ров­кой по­то­ка воды, либо тер­мо­ре­гу­ля­то­ром. Вы­став­лен­ное на тер­мо­ре­гу­ля­то­ре зна­че­ние тем­пе­ра­ту­ры воды до­сти­га­ет­ся через 15 с после вклю­че­ния ЭВН. В те­че­ние года тем­пе­ра­ту­ра хо­лод­ной воды может ко­ле­бать­ся от 5 ºС до 20 ºС. При ми­ни­маль­но до­пу­сти­мом по­то­ке 1,8 л/мин вода на­гре­ва­ет­ся на 40 ºС, при мень­шей ве­ли­чи­не по­то­ка воды ЭВН от­клю­ча­ет­ся ав­то­ма­ти­че­ски, при тем­пе­ра­ту­ре воды выше 90 ºС теп­ло­вой предо­хра­ни­тель от­клю­ча­ет ЭВН.

Пра­ви­ла экс­плу­а­та­ции

1.  За­пре­ща­ет­ся экс­плу­а­та­ция ЭВН без за­зем­ле­ния (для элек­тро­пи­та­ния ис­поль­зу­ет­ся трёхпо­люс­ная ро­зет­ка).

2.  Под­клю­че­ние к сети долж­но про­из­во­дить­ся трёхжиль­ным мед­ным ка­бе­лем, рас­счи­тан­ным на мощ­ность ЭВН, но с се­че­ни­ем жилы не менее 4 мм2.

3.  ЭВН дол­жен экс­плу­а­ти­ро­вать­ся в отап­ли­ва­е­мых по­ме­ще­ни­ях.

4.  За­пре­ща­ет­ся вклю­чать ЭВН при за­мер­за­нии в нём воды.

5.  За­пре­ща­ет­ся ис­поль­зо­вать воду, со­дер­жа­щую ил, ржав­чи­ну и т. п.

6.  За­пре­ща­ет­ся выдёрги­вать вилку из ро­зет­ки мок­ры­ми ру­ка­ми.

После вклю­че­ния элек­три­че­ско­го во­до­на­гре­ва­те­ля вода, те­ку­щая из крана, ста­но­вит­ся го­ря­чей спу­стя не­ко­то­рое время. Объ­яс­ни­те, по­че­му.