+
+
+
_
_
G1
PU1
V1
_
130
Кремний диодының вольт–амперлік сипаттамасының тура тармағының сұлбасы
3. Керекті құрал-жабдықтар: ГТ, ГН 3, АВМ 1, АВМ 2, АВМ 0, Д 9 және Д 220 диодтары. Зертханалық
жұмыс 87Л - 01 қондырғысымен жүргізіледі. Жұмысты орындау үшін қондырғының элементтері: тұрақты ток көзі
(ток генераторы) ГТ; тұрақты кернеу көзі ( кернеу генераторы); авометр АВМ және ампервольтомметр АВО;
диодтар(Д 9), (Д220); жалғағыш сымдар [4].
Төмендегі сұлбалар бойынша кремний диодының вольт–амперлік сипаттамасын тура және кері
тармақтардағы электрлік шамаларын қарастырамыз.
Сурет 2.
Кремний диодының вольт–амперлік сипаттамасы кері тармағының сұлбасы
4. Диодтың вольт-амперлік сипаттамасын алу.
4.1. Д9 диодының вольт-амперлік сипаттамасының тура тармағындағы параметрлерді алу.
Кесте 1.
I
тура
, мА
0,04
0,1
0,4
1
2
4
6
8
10
U
тура
, В
0,1
0,15
0,21
0,25
0,29
0,33
0,36
0,39
0,41
мА
I
пр
,
Сурет 3.
Вольт – амперлік сипаттамасыныңтура тармақтары
4.2. Д 220 диодының вольт – амперлік сипаттамасының тура тармағындағы параметрлерді алу.
Д9
PA2
I
R
U
R
X11
X12
X7
X8
X9
X10
+
+
ГН
+
_
_
G2
PU2
V2
_
Д220
В
U
пр
,
131
Кесте 2.
I
тура
, мА
0,04
0,1
0,4
1
2
4
6
8
10
U
тура
, В
0,4
0,5
0,55
0,6
0,62
0,64
0,66
0,68
0,7
4.3 Д 9 диодының вольт – амперлік сипаттамасының [5] кері тармақтары
Кесте 3.
U
кері
, В
5
10
20
30
40
50
I
кері
, мкА
5
10
20
70
300
800
4.4. Д 220 диодының вольт – амперлік сипаттамасының кері тармақтары
Кесте 4.
Сурет 4.
Вольт–амперлік сипаттамасының кері тармақтары
5. Тұрақты және айнымалы тура токтың шамасы I
тура
= 4 мА болғандағы кедергісін анықтау.
5.1 Д 9 диоды үшін
R =
тура
тура
=
,
,
= 8,25 (Ом)Д 9 үшін R = 8,25 (Ом)R
д
= 8,25 (Ом)R
д
= 15 (Ом)R =
∆
тура
∆
тура
=
,
,
= 15 (Ом) Д 220 үшін
R
ст
= 160(Ом)R
д
= 10 (Ом) 5,2 Д220 диоды үшін:
)
(
160
004
,
0
64
,
0
Ом
I
U
R
тура
тура
ст
;
)
(
10
004
,
0
04
,
0
Ом
I
U
R
тура
тура
Д
.
Орындалғанған зертханалық эксперименттердiң негiздерiне төмендегідей қорытынды жасауға болады.
3 -суреттен вольт–амперлік сипаттаманың тура тармақтарының эксперимент мәніне жақындығын
байқалады.
4-суреттен керi кернеу артқанда онда кері токтың шамасыда өседі. Бұл екпінді ионданудың ауысу
әсерiмен және заряд тасымалдаушылардың генерациялануымен түсiндiріледi.
Диодтағы тура ток артқанда ондағы тура кедергінің мәні азаяды.
Зерттеліп отырған диодтың вольт–амперлік сипаттамасының тура және кері тармақтарының графиктері
тұрғызылып, тұрақты кедергі жағдайындағы айнымалы тура тоқтың мәні есептелінген.
Әдебиеттер тізімі
1. Овечкин Ю.А. Полупроводниковые приборы. - М.: Высшая школа, 1986. - С. 8- 48.
2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. - М. :Высш. шк., 2002.
3. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высш. шк., 2004.
4. Курс физики // Под ред. Лозовского В.Н. – СПб.: Лань, 2001. – т.1, 2.
5. Савельев И.В. Жалпы физика курсы: 2 т: Электр. – М.: «Издательство АСТ», 2004.
U
кері
, В
5
10
20
30
40
50
I
кері
, мкА
19
20
20
20
20
20
Д9
Д220
мкА
I
обр
,
132
УДК 53 (091+023)
ИСТОРИЯ СВЕТА С ПОЗИЦИИ ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Жангереева
1
Г.Ж., Г.Т.Бекова
2
Атырауский инженерно-гуманитарный институт
Атырауский государственный университет имени Х.Досмухамедова
Глаз и по сей день- наиболее важный из наших органов чувств, а свет, с помощью которого мы можем
различать предметы, играет такую значительную роль, что совершенно не удивительно стремление учёных на
протяжении столетий понять, что же он собой представляет. Может быть, именно оптика была первой частью
физики, в которой были проведены измерения. Известно, что Евклид в III веке до н.э. уже знал законы
отражения света от плоской поверхности, а Птолемей во II веке исследовал преломление света.
Однако настоящий прогресс оптики начался в 17 веке. Первый вопрос, который требовал ответа, состоял
в том, как распространяется свет. Вероятно, первым «экспериментом» было наблюдение, сделанное Торричелли,
он заметил, что поскольку можно видеть сквозь пустоту в верхней части его барометра, то свет может
распространяться через вакуум и, следовательно, для передачи света не нужно никакой материальной среды.
Это было очень загадочно, так как было известно, что звук, казавшийся подобно свету, передаётся через воздух.
Загадка не была решена вплоть до середины 19 века
Историю развития оптики с самого начала проследить очень нелегко: очень много учёных исследовали
свойства света, и знания о нём приобретались лишь постепенно. Например, закон прямолинейного
распространения света в однородной среде общепринят, хотя его исключительно трудно доказать; обычно мы
используем свойство света, наоборот, для физического определения понятия прямолинейности. Тот факт, что
свет от точечного источника позволяет получить резкие тени, ещё ничего не доказывает, потому что так было
бы и в том случае, если бы соседние лучи просто проходили одинаковые пути.
В первой половине 2 века Птолемей установил законы отражения света, причём ногти в том виде как
они сейчас известны нам; правда, большая часть его сочинений была утеряна, и поэтому не ясно, как он научил
свои результаты. Однако его работа по преломлению света уцелела. Хотя считается, что Птолемей смог
установить правильный закон преломления с помощью своих проведённых измерений при внимательном
рассмотрении его работы оказывается, что точность измерений была недостаточна.
Птолемей получил значения углов падения и преломления луча света при переходе из воздуха в воду
следующим образом. Он взял круг с градусными делениями и погрузил его в воду точно наполовину (рис 1).
Рисунок 1. Схема метода Птолемея для определения значений углов падения и преломления света
на поверхности раздела воздух-вода
На круге он поставил два указателя, а затем укрепил прямой стержень таким образом, что он соединял два
указателя. Птолемей привел таблицу полученных результатов и, по-видимому, удовлетворился изобретением
способа измерения преломления, не установив никакого соотношения между углами падения и преломления.
Точно такой же метод он использовал для изучения преломления света в стекле, изготовив стеклянной
полуцилиндр и использовав его также для измерения преломления от воды к стеклу.
Точно такой же метод он использовал для изучения преломления света в стекле, изготовив стеклянный
полуцилиндр и использовав его также для измерения преломления от воды к стеклу.
Результаты Птолемей по измерению преломления света при переходе из воздуха в воду.
i
10
20
30
40
50
60
70
80
r
8
15
1
2
22
1
2
20
35
40
1
2
45
1
2
50
Получающиеся из этих данных значения показателя преломления (sin
i
/sin
r
) лежат в интервале 1,25-1,34,
т.е. е совсем постоянны. Между значениями углов преломления
r
существует простое соотношение: разности
133
между двумя соседними значениями
r
систематически уменьшаются на
0
по мере увеличения угла
преломления. В этом наблюдается неестественность и подгонка результатов к желаемому. Ещё две другие
таблицы его опытов обнаруживают то же самое.
Поскольку значения разностей углов составляют арифметическую прогрессию значения углов падения
i
и преломления
r
должны быть связаны простым квадратичным соотношением. Это соотношение можно найти.
Такой результат, который мог бы получить Птолемей из своих измерений, оказался неверен.
Хотя мы приписываем открытие закона преломления Стеллиу (1591-1626) , вероятно, его ещё ранее
открыл Арио (1560-1621). Арио брал стеклянную призму (рис. 2) и располагал её так, что у поверхности АВ была
перпендикулярна к линии PQR, проведённой на столе. Таким образом, он знал, что у поверхности АВ не должно
быть отклонения луча. Он смотрел вдоль прямой PQ, а своего друга попросил перемешать булавку S до тех
пор, пока она займёт такое положение, что смотря на неё сквозь призму, он начинал видеть её в направлении
PQ. Зная преломляющий угол призмы, он мог затем вычислить углы падения и преломления. Проделав тот
же эксперимент с несколькими призмами, имеющими различные углы, он и получил результат, которым мы
пользуемся и поныне.
Рисунок 2. Схема метода Арио для определения значений углов падения и преломления света на
поверхности раздела воздух-стекло.
Полученное Арио значение (sin
i
/sin
r
) равно 1/0,6528703. Этот метод был неудобен тем, что для
каждого значения угла падения луча нужна была своя призма при условии, что все они изготовлены из
одинакового стекла. По-видимому, это был первой известный нам успешный эксперимент такого рода, но
не признанный современными учёными-физиками, кроме того, это была экспериментальная работа, в
отличие от снелловскоговывода который, к сожалению не сохранился и был скорее всего теоретический.
Декарт, вновь с формулировал закон преломления в 1638 г, присвоил ему имя Снеллиу. Декарт
смотрел на эксперимент несколько свысока, и его вывод закона был, вероятно, тоже теоретическим и
возможно он использовал те же идеи, что и Ньютон позднее, считая, что преломление вызывается
притяжением и последующим ускорением движения частиц света, когда они приближаются к
преломляющей поверхности.
Несколько позднее опыты показали, что некоторые кристаллические вещества не удовлетворяли
закону преломления, а расщепляли лучи света на два, производя два изображения вместо одного. Это
явление, названное двойным лучепреломлением, было впервые замечено Бартолини (1625-1608).
Использованный Бартолини кристалл карбоната кальция, называемый исландским штатом, до сих пор
считается наилучшим для демонстрации этого явления. Измерения показали, что одно из преломлений
вообще не подчиняется закону Снеллиу; при равном нулю угле падения угол преломления не равен нулю.
Об этом изображении говорят, что оно образуется «необыкновенными» лучами; второе изображение
образуется лучами, которые удовлетворяют закону Снеллиу и называются «обыкновенными». Здесь приходится
отказываться от уже принятой гипотезы о едином поведении света и не только вводить новый механизм
преломления, но и давать объяснение природе света, которое согласовывалось бы с наблюдаемыми
явлениями. И вскоре в 1690г. эта проблема начала решаться когда Гюйгенс (1629-1695) разработал уже
полную волновую теорию. Но знаменитый спор между Ньютоном и Гюйгенсом продолжался. Первый
утверждал, что свет состоит из корпускул а второй- что он представляет собой волны.
С появлением опытов Гримальди (1618-1663) по дифракции в конце 18 века начали появляться
сомнения в полной справедливости корпускулярной теории и некоторые учёные объяснили наблюдения
134
Гримальди с помощью волновой теории. Крупнейшим из этих учёных был Френель (1788-1827). Имя
Френелья навсегда вошло в физику в связи с общим классом явлений дифракции, открытых Гримальди.
Френель и его сторонники в лице Араго, впоследствии Юнга. Вместе они проделали множество опытов,
которые приобрели выдающееся значение, поскольку убедили даже противников волновой теории в её
правоте. В особенности наглядным оказался самый знаменитый опыт по интерференции и в то же время
самый простой- это опыт Юнга по интерференции света от двух щелей. Простота и убедительность опыта
Юнга сыграли огромную роль в поддержке работ Френеля по волновой теории.
Есть ещё много свойств света, которые столетиями подтверждались экспериментом и которые до
сегодняшнего дня вызывают дискуссии. Мы же рассмотрели очень кратко в качестве примера теорию
преломления света, волновую теорию с точки зрения различных взглядов и различных экспериментов.
Можно со всей уверенностью сказать: не следует полагаться только на теорию. Сколь очевидными ни
казались бы предсказания теории, прежде чем быть принятыми, они всегда должны проверяться
экспериментально.
Список литературы
1. Линсон Г Великие эксперименты в физике перевод с английского изд. «Мир».М.1985
2.Дорфман Н.Г. Всемирная история физики Т1-2, М.1974
3.Кудрявцев П.С. История физики. Т1-3, М.1971
4. Фейнмановские лекции по физике перевод с английского М., 1978
5. Сивухин Д.В. Общий курс физики Т-4.М,1988
УДК 377. + 53 031.4
ФИЗИКА И РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
Ильясова С. С., Шимакова Ж.Г., Имашев Г.
Атырауский государственный университет им. Х. Досмухамедова
Аңдатпа
Мақалада ғылыми техникалық прогрестің және электрэнергетиканың негізгібағыттары, оның ішінде күн
энергетикасы мен қазіргі уақыттағы жаңа технологияларқарастырылады.
Abstract
The basic directions of scientific and technical progress and development of the power industry, including the
development of solar energy, new technology at the present time.
Введение
Разработка и использование быстро меняющейся техники и технологии требует нового уровня
образования, квалификации, общих профессиональных знаний и культуры в интересах производства. В развитии
цивилизации и научно-технического прогресса все возрастающую роль играет энергетика.
В данной работерассматриваются виды энергетики, в том числе нынешнее положение и развитие
энергетики, современные способы получения электрической энергии, физические основы электроэнергетики, в
том числе законы физики происходящие при выработке электроэнергии и методы получения энергии в
региональных электростанциях, также экологические аспекты влияния выработки электроэнергии на
окружающую среду. Электроэнергетика – раздел энергетики, обеспечивающий электрификацию страны на
основе рационального расширения производства и использования электрической энергии.
Объект исследования: физические основы энергетики в индустриальной – инновационной технологии.
Целью исследовательской работы является определение пути развития физических и технических
принципов, а также экологических проблем электроэнергетики.
Обсуждение
Электроэнергетика являетсянаиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими
преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная легкость передачи на большие
расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии
(механическую, тепловую, химическую, световую, и др.). Отличительной чертой электрической энергии является
практическая одновременность ее генерирования и потребления, так как электрический ток распространяется
по сетям со скоростью, близкой к скорости света.Современный период развития человечества иногда
характеризуют через три «Э»: энергетика, экономика, экология. Энергетика в этом ряду занимает особое место.
Она является определяющей и для экономики, и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический
потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на
окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом.Самые острые экологические проблемы (изменение климата,
кислотные осадки, всеобщее загрязнение среды и другие) прямо или косвенно связаны с производством, либо с
использованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в других видах
загрязнения: тепловом, аэрозольном, электромагнитном, радиоактивном. Поэтому не будет преувеличением
сказать, что от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических
проблем[1].
135
Одним из действенных способов уменьшить влияние человека на природу является повышение
эффективности использования энергии. В самом деле, современная энергетика, основанная в первую очередь на
использовании ископаемых видов топлива (нефть, газ, уголь), оказывает существенное воздействие на
окружающую среду. Начиная от добычи, переработки и транспортировки энергоресурсов и заканчивая их
сжиганием для получения тепла и электроэнергии – все это весьма пагубно отражается на экологическом
балансе планеты. Наконец, именно «ископаемая» энергетика ответственна за проблему изменения климата,
связанную с увеличением концентрации парниковых газов. То есть вопрос повышения энергоэффективности
экономики сейчас является одним из самых животрепещущих для всех стран без исключения. Энергосбережение
сейчас становится одним из приоритетов политики любой компании, работающей в сфере производства или
сервиса. И дело здесь даже не столько в экологических требованиях, сколько во вполне прагматичном
экономическом факторе. Это обусловлено тем, что удельные энергозатраты на производство основных видов
продукции высокие. Одной из основных причин такого положения являются устаревшие энергорасточительные
технологии, оборудование и приборы [2].
Задача снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду является одной из основных проблем,
стоящих перед человечеством.
Одним из вариантов ее решения может стать переход к альтернативному источнику топлива – водороду.
400 миллиардов кубических метров водорода производится в мире сегодня – это соответствует 10 процентам
производства нефти. В основном этот водород идет в химическую и пищевую промышленность. Проект развития
водородной энергетики имеет долгосрочную перспективу, намеченные горизонты относятся к 2050 году.
Развитие мировой водородной энергетики тормозится не только высокими ценами на данный вид топлива. Стоят
вопросы инфраструктуры, нормативной базы и производства водорода в нужных объемах.Если цена на него
будет снижена с 5 до 2 евро, водородное сырье будет востребовано. Решение проблем водородной энергетики
упирается в две задачи: производство водорода и его использование в качестве топлива.
В
производстве
водорода
сейчас
два
главных
направления:
традиционное – получение водорода с помощью обычных процессов реформинга натурального газа или угля с
последующим транспортом водорода и использование его в разной форме; и второе направление – получение
водорода из воды с помощью электролиза.Нет сомнения, что основным устройством для использования водорода
будут топливные элементы. В топливном элементе происходит процесс, обратный электролизу.При электролизе в
водном растворе к электродам подводится электрический ток, и на электродах выделяется кислород и водород в
зависимости от полярности этого электрода.В топливных элементах к электродам подводится кислород и водород
и генерируется электрический ток и водяной пар[3].
Основным стимулом внедрения новых энергосберегающих технологий в промышленность могут стать
жесткие требования к экологическим показателям предприятия и удельным нормам потребления энергии.
Если смотреть с точки зрения пропаганды, то в сфере энергосбережения в промышленности так же
можно влиять на ситуацию через общественность, к примеру, можно проинформировать людей о рейтингах
предприятий в этой сфере. Это может послужить поводом для разработки новой информационной волны с
концепцией о том, что новое оборудование не только экологичное, но и энергоэффективное. Общественное
мнение можно сформировать как социальное неодобрение энергозатратных, экологически грязных предприятий.
Для создания всех вышеперечисленных стимулов конечно необходима государственная поддержка, только тогда
они смогут оказать должный эффект. Необходимо обратить внимание всех – на энергосбережение, повышение
энергоэффективности, на ресурсы и энергосберегающие технологии в энергетике. С каждым годом
энергосберегающие и ресурсосберегающие технологии обновляются, уже на данный момент этот рынок
достаточно широк и разнообразен.
При этомбыстро развивающееся энергетическое хозяйство сложно и многогранно, а основными видами
топливо остаются такие не возобновляемые источники, как уголь, сланцы, газ и нефтепродукты. До недавнего
времени считали, что этих запасов хватит на долгие годы. Лишь в последние десятилетия выяснилось, что
запасы этих ресурсов ограничены. Известно, что однажды использованная энергия не может быть применена
повторно, и в любой замкнутой системе, к какой относится и наша планета, энтропия непрерывно возрастает и
даже с помощью механизма цен, к которому, как правило, прибегает человечество, нехватку невозможно
превратить в изобилие [3]. Нет основания ожидать, что темпы производства и потребления энергии в ближайшей
перспективе существенно изменятся (некоторое замедление их в промышленно развитых странах компенсируется
ростом энерговооруженности стран третьего мира), поэтому важно получить ответы на следующие вопросы:
- какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной
(тепловой, водной, атомной) энергетики и как будет изменяться соотношение этих видов в энергетическом
балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;
-можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов
получения и использования энергии;
-каковы возможности производства энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких
как энергия солнца, ветра, термальных вод и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и
экологически чистым.
В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов
энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия используются
человеком после превращения ее в электрическую энергию. В то же время значительное количество энергии,
заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой и только часть ее превращается в
136
электрическую. Однако и в том и в другом случае высвобождение энергии из органического топлива связано с
его сжиганием, а, следовательно, и с поступлением продуктов горения в окружающую среду [4].
На сегодняшний день наиболее развитые страны поставили задачу перехода к безопасному, чистому и
не истощающему развитию. Перспективным направлением является альтернативная, низкоуглеродная
энергетика. Сейчас в мире идет активная разработка проектов переработки углекислого газа в топливо и
нефтехимические
продукты.
Скоро
появятся
электростанции
с
нулевым
уровнем
выбросов.
Ведутся исследования и по развитию "водородной энергетики".
Все большую ценовую конкурентоспособность по отношению к традиционным видам топлива
приобретают возобновляемые источники энергии – солнечная, ветровая, геотермальная, гидроэнергия и
биомасса.Но, в то же время, углеводороды еще долго будут играть ведущую роль в общей структуре
энергопотребления. Поэтому мир ждет более активное внедрение инновационных технологий добычи,
сокращения экологических последствий производства и использования нефти и газа.Что означают все эти
технологии конкретно для каждого отдельного человека? Прежде всего, мы скоро перейдем на
энергосберегающий образ жизни. Мы же в стране еще не приступили к серьезной экономии электроэнергии,
тепла, воды и т.д. Придется это делать в ближайшее время.
Дешевые источники энергии уходят в прошлое. Будут использоваться солнечные батареи,
энергосберегающие лампочки, автомобили на водородном топливе, электромобили[5].Поэтому всем
руководителям компаний и предприятий, всем гражданам страны надо учитывать эту тенденцию и думать о том,
как беречь энергию.
Достарыңызбен бөлісу: |