Povijest nuklearnog oružja: od teorijske fizike do velikih eksplozija
Zagvozdkin N. D
tečaj, filozofija, skupina 1
ulaz
Izbor ove teme je zbog iznimne važnosti otkrivanja nuklearnog oružja kako unutar znanosti, tako i izvan nje.
U okviru znanosti razvoj nuklearnog oružja bio je povezan s dubljim razumijevanjem atomskog svjetskog poretka, s razvojem teorijske i primijenjene fizike. Stvaranje nuklearnog oružja je, s jedne strane, ilustracija golemog prodora ove znanosti u razdoblju od kraja XIX - XX stoljeća, as druge strane, to je suština ovog skoka. Otkrića u različitim segmentima fizike ubrzala su nuklearne projekte i obrnuto, nuklearni projekti su osigurali materijal za istraživanja u ne-nuklearnim područjima fizike.
Zbog bliske povezanosti napretka općenito i povijesti nuklearnog oružja izravno, povijesni pregled razvoja nuklearne bombe neće započeti stvarnim nuklearnim programima, već otkrićem atomske fizike, koji je postavio preduvjete za stvaranje nuklearne bombe. Iako ćemo se u ovom eseju baviti isključivo onim trenucima koji su nekako povezani s nuklearnim oružjem, sva fizika u cjelini napravila je u tim godinama veliki iskorak.
Izvan znanosti, stvaranje atomske bombe jednom zauvijek promijenilo je područje međudržavnih odnosa, a psihologiju ljudi, jer se pojavilo oružje nezamislive moći, od koje je prijetila (prijetnja?) Nad svakim. Nuklearna bomba bila je još jedan potencijalni put za čovječanstvo - put potpunog uništenja.
Stoga možemo zaključiti da je izum nuklearne bombe možda najznačajnije otkriće cijelog XX stoljeća, a to je raznovrsno u smislu razvoja znanosti.
1. Proboj u atomskoj fizici
Francuski fizičar A. Becquerel 1896. otkrio je prirodnu radioaktivnost. Istraživanja u ovom području nastavila su Maria i Pierre Curie. Oni posjeduju otkriće brojnih radioaktivnih elemenata - polonija, radija, detekcije radioaktivnosti torija. Mora se reći da do tada postaje jasno da bi teoretski mogao postojati prethodno nepoznati izvor ogromne energije, a to je, bez sumnje, samo potaknulo zanimanje za znanstveni svijet.
Godine 1905. Einstein je formulirao svoj koncept ekvivalentnosti mase i energije, izražen široko poznatom formulom ; Tako je znanstvenik izjavio da se velika količina energije može dobiti iz male količine tvari. U isto vrijeme, aktivnosti briljantnog fizičara Rutherforda. Kasnije, 1919., E. Rutherford napravio je prvu umjetnu nuklearnu fisiju: proveo je eksperiment u kojem je atom dušika umjetno pretvoren u atom kisika. Unatoč činjenici da je priroda mnogih fenomena, kao i struktura atoma, ostala misterija znanosti, čak i pretpostavka mogućnosti takvih manipulacija stvorila je ogroman odjek u znanstvenim krugovima. Naravno, ta je činjenica neobična i sa stajališta psihologije i filozofije - promjena samo u broju elektrona uzrokuje kvalitativnu promjenu u samoj supstanci, što dovodi do kardinalne promjene u njegovim svojstvima. Otto Gan je 1921. godine otkrio nuklearnu izomeriju (7), koja je važan korak u nuklearnoj fizici, jer postaje očito da je važan ne samo broj nego i redoslijed elementarnih čestica. Znanje o strukturi atoma proširilo se iz godine u godinu. Godine 1932. James Chadwick otkrio je neutron za koji je naknadno dobio Nobelovu nagradu. Iste godine u Engleskoj, Walton i Cockroft su po prvi put koristili protonski akcelerator kako bi razdvojili litijevu jezgru u 2 alfa čestice. Velika količina energije koja se oslobađa tijekom eksperimenta objašnjava koncept defekta mase koji se pojavio u isto vrijeme (koji proizlazi iz transformacije nekog dijela mase jezgre u energiju za vrijeme raspada jezgre) i izravno je povezan s gore spomenutom Einsteinovom formulom. Istodobno s Chadwickom, "za sintezu novih radioaktivnih elemenata" Jelio-Curie je dobila Nobelovu nagradu. Njihovo kemijsko iskustvo otkrilo je mogućnost umjetne radioaktivnosti, kada se zračenjem alfa-čestica teških jezgri postiže propadanje, praćeno emisijom pozitrona. "Tako je u ovom radu, po prvi put, bilo moguće inducirati radioaktivnost u nekim atomskim jezgrama, što traje mjerljivo vrijeme u odsutnosti uvjerljivog razloga." Međutim, ne samo ubrzanje, nego i usporavanje čestica može donijeti pozitivne rezultate. E Fermi je to dokazao otkrićem nuklearnih reakcija uzrokovanih sporim neutronima. (Nobelova nagrada 1938.) razlika je u tome što u slučaju ubrzanja nabijenih čestica velika brzina omogućuje im da prevladaju barijeru elektrostatskog odbijanja. U slučaju neutrona, nužno je suprotno, jer postoji privlačnost između protona i neutrona, koji, međutim, djeluje unutar veličine jezgre. Tijekom Fermijevih znanstvenih eksperimenata, zračenjem usporenim neutronima urana (m.238) dobiven je novi element s masenim brojem 239 i nabojem od 93, tj. Emitiran je elektron. Ova metoda dobivanja elementa nazvana je beta raspada. Nakon toga, kemijskim eksperimentima Gane i Strassmanna, ovaj element je postavljen kao ekvivalent barija (naboja 56). Poznato je iz Astonova rada da je naboj nukleona u jezgri urana 7,6 MeV. Kada je naboj nukleona elemenata ~ 50 (na primjer barij), energija je jednaka 8,5 MeV. Zatim, energija oslobođena tijekom beta raspada urana (235) je ΔE = (8.5-7.6) MeV * 235 = 200 MeV. Dakle, nije samo dokazano, nego je izračunat ogroman potencijal, koji se skriva u teškim jezgrama. Uran, koji je u to vrijeme bio posljednji element periodnog sustava, bio je najprikladniji element za dobivanje velike količine energije u procesu propadanja. Stoga je postao glavno gorivo za novo oružje. 2. Nuklearna utrka. Njemačka - SAD - SSSR bomba nuklearnog oružja Od tog trenutka smatram potrebnim preći na sljedeći odlomak sažetka i razmotriti daljnji razvoj atomske fizike u prizmi povijesne rase. Razlog leži u diplomatskoj i političkoj stvarnosti tridesetih godina 20. stoljeća, a potom iu četrdesetim godinama prošlog stoljeća: odnosi između zapadnih zemalja i SSSR-a su napeti, u Njemačkoj dolazi na vlast agresivni nacisti na čelu s Hitlerom, bjesni se Drugi svjetski rat. Atomska fizika je u prvim desetljećima stoljeća već dokazala svoje obećanje i postala je zainteresirana za veliku politiku. Stoga je pogrešno ignorirati konkurentski element u daljnjoj naraciji. Istodobno, mnogi znanstvenici pokušali su u interakciji najbolje što mogu, jer je velika znanost međunarodna, ona pripada čovječanstvu. (na primjer, Lisa Meitner i Otto Frisch suraivali, bili su na suprotnim stranama barikada - prvi u Austriji, drugi u Engleskoj). Studije ovoga vremena mogu se podijeliti na praktične (izravno nuklearne projekte zemalja) i teorijske (primjerice, model kapljica Bohrovog jezgra (8), stvoren u prvoj polovici 30-ih). NJEMAČKA: Njemačke vlasti su možda prvi shvatile da će, prema riječima fizičara Harteka, "zemlja koja je prva koja će moći praktično svladati dostignuća nuklearne fizike, dobiti apsolutnu nadmoć nad drugima". Uranium Project (Uranprojekt Kernwaffenprojekt) je pokrenut, desetke organizacija, uključujući sveučilišta u Hamburgu i Leipzigu, razvilo je projekt. Aktivno istraživanje provodili su mnogi njemački fizičari (Hartek, Dibner, Ezau), a za poticanje razvoja korišten je državni resurs. Kontraobavijest je budno čuvala sve što se odnosi na nuklearnu fiziku. Izgrađena je infrastruktura (npr. Industrijska postrojenja za odvajanje izotopa). Njemački projekt bio je jedan od najuspješnijih i najnaprednijih, ali bilo je mnogo preskakanja paljenja. Prva instalacija za odvajanje izotopa, utemeljena na Clusius-Dickkelovoj metodi (11), nije dala željeni rezultat, izračuni fizičara su često bili netočni, a postalo je jasno nakon nekoliko mjeseci kada je značajna količina novca, vremena i truda utrošena na provedbu njihovih planova. Do 1942. godine izgrađen je prvi njemački reaktor, gdje se ubrzo dogodila eksplozija. Njegovi razlozi ostaju otvoreno pitanje. Njemačka je pokušala stvoriti nuklearnu bombu sa svom snagom, ali stvarnost na prvoj liniji predvidjela je skori pad Trećeg Reicha. 1943. - kraj radikalne promjene na Istočnom frontu. 1944. - "Deset staljinističkih štrajkova", SSSR vraća istočnu granicu, saveznici otvaraju drugi front u Francuskoj. Početkom 1945. bitke se prenose na područje Njemačke. Napredak sovjetskih trupa narušava najnovija zbivanja. Eksperimentalni reaktor je transportiran u južnu Njemačku, gdje su provedeni novi eksperimenti. 23. travnja su ga zarobili američki vojnici. Nuklearni program Njemačke je završen. U SAD-u je 30-ih godina nastao prvi ciklotron (9) - univerzalni alat za istraživanje u području atomske fizike. (usput rečeno, izgradnja drugog ciklotrona započela je iste godine kada je dovršen prvi ciklotron, a bio je u SSSR-u na Institutu za radij u Lenjingradu) Krajem tridesetih i početkom četrdesetih godina prošlog stoljeća Fermi Talijan koji je izbjegao Mussolinijev režim dokazao je mogućnost lančane reakcije, a 1942., uz sudjelovanje Fermija, izgrađen je reaktor Chicago Polennitsa-1, prvi svjetski nuklearni reaktor s faktorom množenja. neutrona (10) veći od jedan. Iste godine pokrenut je projekt Manhattan, ambiciozan program za razvoj nuklearnog oružja. Mobilizirani su golemi financijski i ljudski resursi. Značajan poticaj projektu bio je bježanje od totalitarnih režima ili zarobljenih znanstvenika, kao i dokumenata uhvaćenih obavještajnim ili vojnim operacijama. Kao rezultat aktivnog rada, u SAD je po prvi put u povijesti nastala nuklearna bomba, točnije čak tri - 2 bombe (Trinity i Fat) na plutonij-239 i 1 bomba (Kid) na uran-235. (12) Dana 16. srpnja 1945., prva u povijesti testova nuklearnog oružja (bomba Trinity), koja je okrunjena uspjehom, održana je u državi New Mexico na Alamogordovom testnom poligonu. U kolovozu 1945., nuklearno oružje korišteno je u javnosti jedino u povijesti. 6. kolovoza bomba "Kid" bačena je na japanski grad Hiroshima, a 9. kolovoza bomba "Fat Man" bačena je na Nagasaki. Deseci tisuća ljudi umrli su u trenu, tisuće ljudi su dobile radijacijsku bolest različite težine. Oba grada ležala su u ruševinama. Japanski duh je slomljen, 15. kolovoza carstvo izlazećeg sunca objavilo je svoju predaju. Pitanje svrsishodnosti atomskog bombardiranja ostaje otvoreno. Neki kažu da je to bilo potrebno, jer bi invazija na Japan (operacija Downfall) trebala još mnogo života. Drugi tvrde da je bombardiranje ratni zločin, budući da nije bilo vojne nužde, budući da je Japan već držao sve najbolje, a uporaba atomskog oružja bila je namijenjena samo za demonstraciju moći Sjedinjenih Država pred SSSR-om. Države su zadržale nuklearni monopol do 1949. Tijekom tih 5 godina, nakon što su Amerikanci nanijeli nuklearni udar SSSR-u, nismo im mogli ništa odgovoriti. Doista, takvi su planovi bili (plan Dropshot: 300 nuklearnih napada na 100 sovjetskih gradova, smrt oko 60 milijuna ljudi), ali njihov rad nije ostvaren. Sovjetski je Savez pokušao držati korak s drugim supersilama u području nuklearnog oružja. Rad je proveden u Institutu Radium (Lenjingrad), LFTI (Leningradski institut za fiziku i tehnologiju), u Moskovskom institutu za kemijsku fiziku i drugim istraživačkim centrima. Aktivno su se provodila teorijska istraživanja (Khlopin, Mysovsky, Perfilov i dr.). Godine 1940. Flerov i Petrzhak otkrili su spontanu fisiju jezgri urana (bez umjetnog bombardiranja). Godine 1941.-42. Obavještajci su izvijestili da se u inozemstvu provode intenzivni projekti nuklearnog oružja. Ovi podaci, kao i studije sovjetskih stručnjaka, pokazali su da bi se nuklearna bomba mogla stvoriti prije kraja rata i stoga utjecati na njezin ishod. rujna 1942, rezolucija Državnog Odbora za obranu "O organizaciji rada na uranu." Bila je to vrsta odgovora na projekt Manhattana koji je započeo u SAD-u. Godine 1943. počeo je praktični rad. Laboratorij br. 2 Akademije znanosti SSSR-a nastao je na čelu s velikim fizičarom, "ocem" sovjetske nuklearne bombe, Kurchatovom. Treba istaknuti i doprinos izvanrednog sovjetskog dizajnera Kharitona. Nakon poraza Njemačke, iako su Sjedinjene Države pokušale spriječiti bilo kakve rezultate njemačkog istraživanja da padne u ruke Sovjetskog Saveza (tj. Države su uzele čak i ono što nisu trebale), ipak su neka postignuća Reicha došla u ruke SSSR-a, što je ubrzalo sovjetski program. Mnogi njemački znanstvenici su zarobljeni, a potom prisiljeni raditi na sovjetskoj nuklearnoj bombi. (na primjer, Riehl i Vollmer su izgradili pogon za proizvodnju teške vode (13)) Aktivno radeći u Sjedinjenim Državama. Za potrebe nuklearnog projekta s gorivom stvoreni su cjelokupni industrijski kompleksi, kao i Zatvorene administrativne teritorijalne formacije (Arzamas-16, moderni Sarov, kojem je razvojni epicentar prenesen u drugoj polovici 40-ih). Kako su se događaji odvijali, Beria, "drugo lice" države, preuzela je kontrolu nad atomskim projektom. godina - početak izgradnje postrojenja za proizvodnju urana-235 i poduzeća za proizvodnju plutonija-239 (nuklearno gorivo) na Uralu godine - prvi u nuklearnom reaktoru SSSR-a, F-1, pokrenut je u Laboratoriju br. godine - lansirano je prvo radiokemijsko postrojenje u blizini Čeljabinska. kolovoz 1949, testovi sovjetske nuklearne bombe (RDS-1, nuklearno gorivo - uranij-235) SSSR-a postali su nuklearna supersila na posebno izgrađenom poligonu Semipalatinsk. kolovoz 1953. RDS-6 je raznesen - prva svjetska termonuklearna bomba (često se naziva hidrogenska bomba). u listopadu 1961. u Novoj Zemli provedeni su testovi najsnažnije nuklearne bombe u povijesti čovječanstva, AN602, također poznate kao carska bomba. Njezina eksplozivna snaga bila je oko 57 megatona u TNT ekvivalentu (za usporedbu, "debeli čovjek" koji je pao na Nagasaki imao je snagu od 21 kilotona u TNT ekvivalentu). Nuklearna gljiva dosegla je visinu od 67 kilometara, zvučni val dosegao je otok Dickson, koji je bio 800 km udaljen od ispitne točke, bilo je slučajeva kada su ljudi osjetili eksploziju, koja je bila udaljena tisuće kilometara od odlagališta. Udarni val (o tome, vidi dolje) je kružio oko svijeta tri puta. Osim čisto znanstvenih promatranja i stjecanja iskustva u dizajnu, testovi su trebali pokazati Sjedinjenim Državama punu snagu sovjetske nuklearne palice. 3. Trenutni status nuklearnog oružja Unatoč činjenici da ovaj stavak nije izravno povezan s poviješću nuklearnog oružja, treba ga općenito navesti za logičan zaključak povijesnog izleta. Tijekom druge polovice stoljeća, sve do današnjih dana, tijekom utrke u naoružanju, poboljšani su strukturni elementi nuklearnih bombi, povećana je snaga, poboljšani su nositelji i razvijena su nova sredstva isporuke. Dobro poznati kliše "nuklearni klub" je neslužben, ne postoji posebna organizacija. Članovi kluba, tj. zemlje koje posjeduju moć nuklearnog oružja mogu se podijeliti u dvije skupine - „stare“ i „nove“. "Stari" uključuju, osim SAD-a i Ruske Federacije (kao nasljednika SSSR-a), Englesku (od 1952.), Francusku (od 1960.) i PRC (od 1964.). "Stari" članovi se također nazivaju "legitimni", jer oni su potpisali Ugovor o neširenju nuklearnog naoružanja (NPT), čiji je cilj staviti čvrstu prepreku širenju "kluba" - zemlje koje imaju oružje i obvezuju se da ga neće prenijeti nikome ili pomoći u razvoju. U stvari, ovaj sporazum potpisali su gotovo sve zemlje svijeta - osim "novih" članica, naime Indije (nuklearno oružje od 1974.), Pakistana (od 1998.) i DLRK (od 2006. godine). Osim toga, postoji mnogo razloga za vjerovanje da četvrta država koja nije potpisala Izrael također posjeduje nuklearno oružje. (Vela incident - 1979, američki satelit bilježi izbijanje, tipično za nuklearnu eksploziju, preko južnog Atlantika) Južna Afrika, pod međunarodnim pritiskom, ograničila je nuklearni program i uništila svih šest optužbi. To je dijelom bilo posljedica kolapsa politike apartheida (rasne segregacije), kada su nove demokratske vlasti željele stvoriti novi imidž zemlje u očima svjetske zajednice. Prema sporazumima iz 90-ih godina, bivše sovjetske republike, a sada suverene države, Ukrajina, Bjelorusija i Kazahstan, prenijele su sve ruske nuklearne bojeve glave na svom teritoriju kao nasljednika SSSR-a. U jednom su trenutku protiv SAD-a, Velike Britanije i drugih zemalja protiv Iraka dovele optužbe za posjedovanje nuklearnog oružja. To je bio i izgovor za invaziju i sredstvo za stvaranje anti-iračkog javnog mnijenja. Iran je dugo vremena bio optužen za posjedovanje nuklearnog oružja, no kasnije je Washington odbio optužiti vlast. Ipak, još uvijek ima mnogo mišljenja o iranskom nuklearnom programu (od "fikcije Zapada" do "nacionalne ideje Irana"). Mnoge zemlje na koje Zapad ne voli optužene su da posjeduju ili pokušavaju stvoriti nuklearno oružje, na primjer Sirija i Mijanmar (Burma). U načelu, uz odgovarajuće znanstvene i proizvodne mogućnosti, nuklearno oružje može stvoriti bilo koja zemlja koja već ima nuklearni reaktor. Među zemljama koje imaju vrlo stvarnu priliku za kupnju nuklearnog oružja su Brazil, Saudijska Arabija, Južna Koreja, Kanada, Njemačka, Japan i druge. Kontroliranje proliferacije nuklearnog oružja, sprečavanje da one padnu u ruke terorističkih i radikalnih skupina, kao i zemalja agresora, zemalja na rubu građanskih ratova, zemalja predvođenih militantnim vođama, važno je za sprečavanje trećeg svjetskog rata, osiguranje pristojnih životnih uvjeta za ljude, zaštitu temeljnih prava osoba. Istodobno, potrebno je naglasiti da postoji čitav niz problema na ovom području - u svijetu postoji pomalo iskreno opasna situacija (na primjer, nuklearna energija Pakistan: neke teritorije ove zemlje kontroliraju terorističke skupine, a odnosi Pakistana s drugom nuklearnom energijom, Indija ). Međutim, mnogo značajniji problem leži u logičkoj dilemi kako spasiti svijet od nuklearnog rata u svijetu s nuklearnim oružjem. Prvi pristup podrazumijeva potpuno razoružanje, međutim, iz razumljivih razloga, idealizam je čista voda - u svijetu pragmatične diplomacije, takvi mastodonti poput Sjedinjenih Država, Rusije, Kine i drugih članova nuklearnog kluba neće napustiti nuklearne palice. Sovjetsko vodstvo ponudilo je Washingtonu potpuno razoružanje do 2000. godine, ali to je prije bio pokušaj izjednačavanja sposobnosti urušavanja Unije i Sjedinjenih Država čvrsto na nogama. Drugi pristup uključuje djelomična razoružanja i / ili ograničenja oružja. Mnogi ugovori SSSR (RF) i Sjedinjenih Država tijekom Hladnog rata - SALT-I, SALT-II, SNP, tri START ugovora, itd. - bili su usmjereni na to. Očigledno, ovaj pristup će biti dominantan u bliskoj budućnosti - u "Vojnoj doktrini Ruske Federacije" od 21. travnja 2001. godine, čini se da je Ruska Federacija "spremna dodatno smanjiti svoje nuklearno oružje na bilateralnoj osnovi ... na minimalnu razinu koja zadovoljava zahtjeve strateške stabilnosti" ; "odvraćanje će se temeljiti na .... sposobnosti u odgovoru na uzrokovanje štete, čija bi veličina dovela u pitanje postizanje ciljeva moguće agresije." Ovaj pristup je, s jedne strane, u interesu nacionalne sigurnosti, as druge, ne izaziva rasu koja intenzivira resurse među zemljama. Treći se pristup temelji na jamstvu uzajamnog uništavanja od strane zemalja u situaciji vojno-strateškog pariteta, o mogućnosti osvetničkog štrajka iste moći. Četvrti pristup temelji se na postizanju velike razlike između prvog štrajka i drugog, tj. znatno prestići neprijatelja u smislu broja optužbi i učiniti nemogućim "masovnu odmazdu" - udarni napad je destruktivniji od prvog. To podrazumijeva trajnu prisilnu nuklearnu utrku. Treći i četvrti pristup su prožeti duhom hladnog rata, iznimno su agresivni u svojoj biti. Oni su se prakticirali u SAD-u i SSSR-u tijekom druge polovice 20. stoljeća. Pitanje kako osigurati mir između nuklearnih sila i dalje je relevantno. Udarni val je ravnina koja se kreće u plinovitom mediju u kojem pritisak, gustoća i temperatura doživljavaju skok. U slučaju nuklearnih eksplozija, avion se kreće pri nadzvučnim brzinama većim od 350 m / s. Izvan ravnine, svi ti fizički parametri su smanjeni, a što je bliže točki eksplozije, to je veća. Neposredno u samom epicentru, tlak i gustoća zraka približavaju se praktički vakuumu. Udarni val uništava zgrade, gradi i utječe na nezaštićene ljude, a blizu epicentra tla ili vrlo niske eksplozije zraka stvara snažne seizmičke vibracije koje mogu uništiti ili oštetiti podzemne strukture i komunikacije, ozlijediti ljude u njima. Energija se raspoređuje po cijeloj prijeđenoj udaljenosti, zbog čega je sila udarnog vala obrnuto proporcionalna kocki udaljenosti od epicentra. Sredstva za zaštitu od udarnih valova su skloništa (i podzemna i podzemna). Svjetlosno zračenje - protok energije, uključujući vidljivo područje spektra, kao i dva susjedna segmenta - ultraljubičasto i infracrveno svjetlo. Izvor svjetlosti je svjetlosno područje (kugla u eksploziji zraka i hemisfera tijekom eksplozije tla) - zagrijana na visoke temperature (5500 - 7700 stupnjeva Celzijusa) elementi streljiva, tla i zraka. U tom slučaju intenzitet zračenja (količina energije koju valovi prenose) može prelaziti 1000 W / cm ² (Za usporedbu, maksimalni intenzitet sunčeve svjetlosti je 0,14 W / cm ² ).
Rezultat djelovanja svjetlosnog zračenja mogu biti paljenje i paljenje predmeta, taljenje, paljenje i visoka toplinska naprezanja u materijalima. Kada je osoba izložena svjetlu, oštećenja očiju i opekline javljaju se na izloženim dijelovima tijela, a oštećenja se mogu pojaviti i na dijelovima tijela koji su zaštićeni odjećom. Zaštita od izlaganja svjetlosnom zračenju može poslužiti kao neprozirna barijera od posebnih otpornih materijala, kao i umjetnog dima. Penetrirajuće zračenje - gama zračenje i protok neutrona emitiranih iz zone nuklearne eksplozije za jedinice ili desetke sekundi. Radijus oštećenja prodornog zračenja u eksplozijama u atmosferi je manji od polumjera oštećenja od svjetlosti i udarnih valova, jer ga atmosfera jako apsorbira. (dakle, usput, iz toga slijedi da je u prostoru gdje nema atmosfere, prodorno zračenje zajedno s elektromagnetskim pulsom (vidi dolje) glavni štetni faktor) Penetrirajuće zračenje utječe na ljude samo na udaljenosti od 2-3 km od mjesta eksplozije, čak i na visokoj razini. troškovi napajanja. Međutim, nuklearni naboj može biti posebno dizajniran za povećanje udjela penetrirajućeg zračenja kako bi izazvao maksimalnu štetu ljudstvu - takozvano neutronsko oružje, čiji dizajn omogućuje neutronskom protoku do 80% energije. Penetrirajuće zračenje uzrokuje promjene u uređajima zbog prekida kristalne rešetke tvari i uzrokuje oštećenje neprijateljske radne snage (ljudi) zbog prekida procesa u stanicama. Veća složenost je zaštita od ovog faktora. Materijali s visokom atomskom masom (isto željezo) dobro su zaštićeni od gama zračenja, ali se ti elementi vrlo loše ponašaju kod neutronskog zračenja: neutroni ih relativno dobro prolaze i istovremeno odbranu čine radioaktivnom. Neutronsko zračenje se dobro apsorbira materijalima koji sadrže lake elemente (vodik, litij, bor), koji raspršuju neutrone, ali takvi elementi ne pružaju zaštitu od gama zračenja. Dakle, ne postoji idealan jednolik zaštitni materijal protiv svih vrsta prodornog zračenja, da bi se stvorila najsvjetlija i najfinija zaštita, potrebno je kombinirati slojeve različitih materijala, koji su zaštita od neutrona i gama zračenja. Primjer je moderni višeslojni oklop spremnika, kao i materijali s aditivima - posebne mješavine betona koje sadrže i vodik i neutrone i teške elemente protiv gama zračenja. Elektromagnetski impuls - najjače izmjenično elektromagnetsko polje koje se javlja tijekom nuklearne eksplozije kao rezultat jakih struja u ioniziranom (14) zračenju i svjetlosnom zračenju iz zraka, javlja se snažno izmjenično elektromagnetsko polje (15) koje nema učinka na ljude, ali oštećuje elektroničke uređaje i vodove dalekovodi. Osim toga, veliki broj iona, koji su nastali nakon eksplozije, sprječava širenje radiovalova i rad radarskih stanica, čime se narušava interakcija neprijateljskih snaga. Pod utjecajem elektromagnetskog impulsa pojavljuje se visoki napon u svim vodičima. Zanimljivo je da elektronske lampe nisu izložene jakim zračenjima i elektromagnetskim poljima, pa su ih vojska koristila dugo vremena. Zaštita od elektromagnetskih impulsa postiže se zaštitnim vodovima (16) i opremom. Radioaktivno onečišćenje rezultat je oslobađanja značajne količine radioaktivnih tvari. Tri glavna izvora radioaktivnih tvari u eksplozivnoj zoni: proizvodi nuklearne fisije neizreagirani dio nuklearnog naboja radioaktivni izotopi nastali u tlu i drugim materijalima pod utjecajem neutrona (tzv. inducirana radioaktivnost - radioaktivnost kao rezultat bombardiranja neutronima i različitim zračenjima; jezgre gube stabilnost i počinje radioaktivno zračenje). Logično je da se gustoća onečišćenja u području eksplozije smanjuje s udaljenosti od središta eksplozije, ali ne jednoliko - radioaktivne tvari s vjetrom sprječavaju stvaranje strogo simetričnog obrasca infekcije. Zbog prirodnog procesa propadanja, radioaktivnost se smanjuje, posebno naglo u prvim satima nakon eksplozije. Proizvodi radioaktivne eksplozije emitiraju tri vrste zračenja: alfa, beta i gama, koji uzrokuju lezije različite težine u živim organizmima, uključujući radijacijsku bolest i smrt. Postoje teoretski razvoji takozvanog "prljavog oružja", gdje je upravo taj faktor uništenja ključ, a ostatak je smanjen. Takvo oružje nije pogodno za borbena djelovanja (ne daje trenutačne rezultate), ali su sposobni pretvoriti ogromne prostore u nesposobne za život i gospodarske aktivnosti, uništiti ekološko okruženje, a dugoročno demobilizirati neprijateljske žive snage i civilno stanovništvo. Alfa zračenje u najvećem dijelu nije u stanju prevladati gornje slojeve kože i odjeće, ali je opasno ako ulazi u tijelo s hranom ili vodom. Beta zračenje u većini se može apsorbirati u nekoliko milimetara aluminija ili nekoliko centimetara kože. Zaštita od gama zračenja može zahtijevati gust materijal koji sadrži teške jezgre. Oštećene štete mogu uzrokovati sekundarne štetne čimbenike (nesreće na industrijskim poduzećima, žarišta vatre, lišavanje izvora hrane i pića, psihološke traume i panike itd.) 5. O nuklearnom ratu Nuklearno oružje nije najlakši način da se uništi čovječanstvo i sav život na zemlji, ali najviše zajamčeno - kao nuklearni rat, čak i ako ne osigurava potpuno uništenje svih ljudi, izvršit će gotovo sve druge scenarije smrti čovječanstva: Od antropogenih posljedica: snažan udarac biosferi, njegovo monstruozno zagađenje dovest će do nedostatka hrane i čiste vode, što može dovesti do gladi u svijetu, što će ili izazvati građanske ratove s opskrbom hrane siromašnima ili međudržavnim ratovima zemalja koje su manje pogođene ekološkom katastrofom i imaju izvore hrane, u odnosu na zemlje izgubljeni izvori hrane. kolaps sustava lijekova (vidi prethodni stavak), kao i pogoršanje ekološkog okoliša, dovest će do masovnih epidemija. nedostatak nezaraženog zemljišta može dovesti do sukoba na kopnu. sve spomenute točke dovest će do revizije odnosa s javnošću osobe - osobe, bit će važno dobiti oskudne resurse na bilo koji način kako bi jednostavno preživjeli. Put moći će dokazati njegovu učinkovitost, što će dovesti do ograničenja pojma "zakon" i "ekonomija" (novac više nije važan) i, konačno, ukidanje države, "rata svih protiv svih". Od utjecaja na okoliš: lanac snažnih utjecaja dovest će do otapanja arktičkog leda, podizanja razine mora s jedne strane i oštrog skoka u seizmičkoj aktivnosti (erupcija, potres, tsunami) s druge strane. Čovječanstvo će biti pogođeno bilo gdje u svijetu, neće biti sigurnih točaka. bit će oslobođeno ogromnih masa iznimno staklenika i eksplozivnog metana koji je sada vezan za led, što će ozonski omotač ugroziti. Zemlja može izgubiti zaštitu od sunčevog zračenja. efekt "nuklearne zime" - kada nuklearne eksplozije podignu u atmosferu stotine tisuća tona prašine, čađe i čađe, koje čine pokrov oko zemlje i zarobljavaju dio solarne energije. Počinje novo ledeno doba, gotovo svi oblici života na planeti su u ekstremnim uvjetima. 6. Mirna uporaba nuklearnih eksplozija Ovaj mali odlomak doista izgleda čudno u kontekstu ne samo apstraktne, nego i cijele teme, koja je u velikoj mjeri prožeta idejom da su nuklearno oružje samo način uništenja čovječanstva. Ipak, pošteno je napomenuti da se nuklearno oružje može koristiti u mirne svrhe. To je vrlo zanimljiv aspekt problema, kojeg mnogi zaboravljaju, ali mi ga moramo uzeti u obzir. · stvaranje jama. Kao rezultat nuklearne eksplozije na određenoj dubini, stvara se veliki spremnik s već rastaljenim zidovima. Duboke eksplozije koriste se za stvaranje skladišta plina i podzemnih spremnika za otpad. Eksplozije na relativno plitkoj dubini omogućuju formiranje otvorenog rezervoara, koji se koristi kao rezervoar. Ova metoda ima svoje prednosti, jer ponekad je teže izgraditi podzemni spremnik. · uništavanje velikih čvrstih stijena koje ometaju izgradnju na dubini ili ometaju vađenje minerala (vrlo često se nuklearna eksplozija isplati zbog dobivenih minerala) · seizmička istraživanja, kako za proučavanje uređaja Zemlje, tako i za pronalaženje minerala. Princip rada, ako je pojednostavljen, je sljedeći: u točki A. napravljena je eksplozija. U točkama B, C i D su seizmički instrumenti. Poznata je brzina vala iz nuklearne eksplozije u debljini zemlje. Ako val dođe do točaka B i D s tom brzinom, i do točke C - s izvrsnom brzinom, to znači da između točaka A i C ne postoji samo zemlja, nego i nešto izvrsno (na primjer, ulje). · gašenje požara na plinskim poljima. Vatra u plinskom polju je suština postojanja plamena u nekom trenutku u bušotini. Zbog intenziteta požara, kao i zbog činjenice da se neprestano napaja u obliku novog goriva, težnja iz dubina vrha, gašenje uz pomoć nuklearnih eksplozija (ili drugih vrsta eksploziva) često je jedini način za gašenje slične vatre. Eksplozija stvara podzemni spremnik koji preusmjerava protok plina iz bunara. Tako vatra prestaje dobivati gorivo i gasi se. · postoje projekti kojima se nuklearne eksplozije koriste za uništavanje ili promjenu putanje velikih asteroida koji ugrožavaju Zemlju. U početku, velike nade su bile vezane za takvu uporabu nuklearnih eksplozija. Bilo je više projekata koji su koristili nuklearno oružje u miroljubive svrhe (na primjer, projekti koji povezuju Mrtvo more s Crvenim ili Sredozemnim morem, kanal kroz Panamsku stijenu, povezujući Lensku struju s Okhotskim morem i poznati projekt okretanja sjevernih rijeka u SSSR-u). Problem je bio u tome što bi uporaba nuklearnih eksplozija za potrebe nacionalnog gospodarstva zahtijevala stvaranje takozvanih "čistih" nuklearnih naboja, čija eksplozija oslobađa minimum radioaktivnosti. Ostvaren je određeni napredak u ovom području, iako nije bilo moguće postići potpunu „čistoću“. Stoga je problem preostalog učinka takvog korištenja nuklearnog oružja još uvijek relevantan, a postoji i niz pitanja - hoće li se radioaktivnost iscuriti kao rezultat rudarstva ili podzemnih voda? Hoće li se razina radioaktivnosti povući ispod zemlje, unatoč činjenici da je čak i na površini na nekim testnim točkama i dalje vrlo visoka? Štoviše, pitanje ekonomske izvedivosti također nije jednostavno - iako su se u početku industrijske nuklearne eksplozije smatrale upravo kao način smanjenja opsežnog rada, ostvaruju li uštede sve neizravne troškove (uključujući troškove stalnog praćenja radiološke situacije i uklanjanja posljedica širenja zračenja, ako je to će biti - vidi gore)? zaključak Pregledali smo teorijsku podlogu za stvaranje nuklearnog oružja, identificirali glavne prekretnice u stvaranju nuklearne bombe, otkrili načelo njezina djelovanja, objasnili glavne udarne čimbenike i sredstva zaštite od njih, razgovarali o nuklearnom ratu i ukazali na mogućnost mirnog korištenja nuklearnog oružja. Nuklearno oružje je jednom zauvijek promijenilo živote ljudi. Atomski čimbenik promijenio je odnose među zemljama, promijenio sadržaj pojmova "mir" i "rat". U svom znanstvenom istraživanju, čovjek je otkrio izvor takve gigantske energije, oružje tako snažne snage, da se sam čovjek nije mogao nositi s tim. Cijela prethodna povijest čovjeka bila je kao znanost, ali sada znanost u svjetlu svojih dostignuća dominira čovjekom. To je povijesno prekretnica u napretku odnosa Û čovječanstvo. Glupo je raspravljati je li bilo potrebno stvoriti nuklearno oružje u 30-40-ima. I dalje će biti stvorena. Mnogo je mudrije govoriti o sadašnjosti i budućnosti nuklearnog oružja. Da, atomska bomba je već jednom promijenila svijet. Ne daj Bože da ga je drugi put promijenila. bilješke (1) radioaktivnost je sposobnost atoma određenog kemijskog elementa da spontano emitiraju alfa i beta čestice i gama zrake, pretvarajući se u atome drugog kemijskog elementa. Radioaktivni elementi s serijskim brojem većim od 82x. (npr. počevši od Bizmuta) (2) luminiscencija je netoplinska luminiscencija tvari koja nastaje nakon apsorpcije energije. (3) zakon radioaktivnog raspada u najjednostavnijem obliku može se formulirati na sljedeći način: brzina radioaktivnog raspada smanjuje se s vremenom prema zakonu geometrijske progresije. (4) izotopi su tipovi atoma istog elementa koji imaju različit broj neutrona u jezgri. (5) planetarni model atoma, Bohr-Rutherfordov model: atom je vrsta planetarnog sustava, gdje se elektroni okreću oko jezgre (protoni + neutroni) u orbitama. (6) Thompsonov model, "Puding s grožđicama" (model šljiva): atom je pozitivno nabijeno tijelo s elektronima unutar tijela. (7) nuklearna izomerija je fenomen čija je suština u postojanju određenih tvari (izomera), koje imaju isti sastav i molekularnu težinu, ali različite u rasporedu atoma u prostoru. Izomeri imaju različita svojstva. (8) Model kapljica jezgre vrlo je zanimljiv model prema kojem se atomska jezgra može predstaviti kao kap nuklearne tvari. Ono što je za nas važno je da, prema ovoj teoriji, s jezgrom je moguće izvesti djelovanja karakteristična za tekućine - to jest, cijepanje kapi (nuklearne fisije) i spajanje kapljica (nuklearna fuzija). Dopuštanje ove prilike važan je korak u umu. (9) akcelerator ciklotronskih čestica, u kojem se kreću u stalnom i ravnomjernom magnetskom polju. (10) faktor množenja neutrona je omjer broja neutrona sljedeće generacije i broja neutrona prethodne generacije. U slučaju da je koeficijent manji od jedan, reakcija nije lanac i propada. Koeficijent veći od jedan osigurava povećanje reakcije, jer sve više i više neutrona bombardira fragmente urana. Izgradnja se koristi za povećanje učinkovitosti sustava, u slučaju kritične situacije umjetno (osoba uklanja neutrone iz okoline), koeficijent je manji od jedan i reakcija je prigušena. (11) Clusius-Dickkelova metoda - lakši izotopi rastu brže od teških, što omogućuje odvajanje izotopa od mase jezgre. (12) Uran-235 je izotop urana, najčešćeg nuklearnog goriva. (13) teška voda, deuterij - koristi se u nuklearnim reakcijama za usporavanje neutrona. (14) ionizacija - proces stvaranja iona (električki nabijenih čestica). (16) zaštita - način za smanjenje utjecaja vanjskih elektromagnetskih polja pomoću uzemljenog metala ili metaliziranog zaslona s velikom električnom ili magnetskom vodljivošću. reference Jung R. - Svjetliji od tisuću sunaca. Elektronska verzija Velike sovjetske enciklopedije. Udžbenik "Fizika 11 cl." Aut. Myakishev G.Y., Bukhovtsev B.B., Charigin V.M. Fedoseev S.L. - Oružje velike ucjene, Mjesečni časopis "Oko svijeta", kolovoz 2005. Enciklopedija nuklearnog oružja, http://www.nuclear-weapon.ru/ Najčešće korišteni stabilizatori DC, uključeni su između ispravljača i potrošača električne energije. Radni zadaci moraju imati jasno razumijevanje veznih krugova (serijskih, paralelnih, mješovitih) prijemnika i izvora električne energije, njihovih svojstava i metoda izračunavanja linearnih električnih krugova istosmjerne struje.
Pošaljite svoje dobro djelo u bazu znanja je jednostavno. Koristite donji obrazac.
Studenti, diplomski studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u studiranju i radu bit će vam vrlo zahvalni.
Objavljeno na http://www.allbest.ru/
UVOD
Elektrotehnika je znanost o tehničkoj (tj. Primijenjenoj) uporabi električnih i magnetskih pojava. Velika važnost elektrotehnike leži u činjenici da pomoću elektrotehnike:
1. učinkovito primati i prenositi električnu energiju;
2. rješavanje pitanja:
Ø prijenos i konverzija signala i informacija: zvuk ljudskog govora pretvara se u elektromagnetske oscilacije (telefon, radio);
Ø informacije o skladištenju (telegraf, radio, magnetsko snimanje);
3. izvoditi matematičke operacije: računala s velikom brzinom izvode matematičke operacije, uključujući rješavanje složenih jednadžbi.
Teoretske osnove elektrotehnike polažu fizika (proučavanje elektriciteta i magnetizma) i matematika (metodama opisivanja i analize elektromagnetskih pojava). Uz to, razvoj elektrotehnike doveo je do niza novih fizičkih koncepata, novih formulacija fizikalnih zakona, razvoja posebnih matematičkih metoda vezanih uz opis i analizu tipičnih pojava koje se događaju upravo u električnim uređajima, kao što su prijelazne pojave.
Prijelazni događaji prate prijelaz električnog kruga ili sustava iz jednog u drugo stanje i javljaju se s promjenama parametara električnih krugova. Trenutne promjene parametara nazivaju se komutacije. Najčešća komutacija je uključivanje ili isključivanje električnih krugova općenito ili njihovih pojedinačnih dijelova.
Prijelazne pojave u većini slučajeva su vremenski ograničene. To se objašnjava činjenicom da bilo koji električni krug sprema energiju elektromagnetskog polja. U tom slučaju, energija magnetskog polja je koncentrirana u induktivitetima, a električna - u kondenzatorima. Elektromagnetska energija se ne može odmah promijeniti, tj. ne možete je odmah akumulirati ili, obratno, potrošiti. Ta okolnost određuje konačnost svih prolaznih procesa u vremenu. Ovisno o broju aktivnih i reaktivnih elemenata, kao io strukturi električnog kruga, promjene struja i napona u prijelaznim stanjima mogu biti vrlo složene.
1. Analiza trofaznog kruga s uključivanjem prijemnika u shemu "trokut"
Ako su trofazni namotaji generatora spojeni tako da je kraj prvog namotaja povezan s početkom drugog, krajem drugog do početka trećeg, kraja trećeg do početka prvog, te do zajedničkih točaka za povezivanje linearnih žica, tada dobivamo vezu trokutom. Prividni kratki spoj u namotima generatora neće se dogoditi, jer je zbroj trenutnih vrijednosti EMF-a u njima nula:
što se lako provjerava konstruiranjem vektorskog dijagrama. Tri strujna prijemnika također su trokutni. Za razliku od veze s zvjezdicama, gdje se u većini slučajeva koristi sustav s četiri žice, ovdje se koriste tri žice.
Slika 1.1 - Povezivanje trokuta
Kada je spojen trokutom, postoje samo linearni naponi, jer nema neutralne žice, ali se pojavljuju fazne i linearne struje. Odnosi između linearnih i faznih struja mogu se lako dobiti ako se prvo Kirchhoffovo pravilo primjenjuje za svaku čvornu točku potrošača:
Iz tih se odnosa može vidjeti da je bilo koja od linearnih struja jednaka geometrijskoj razlici dviju faznih struja. Osim toga, dodavanje ovih jednakih pojmova pokazuje da je geometrijska suma linearnih struja nula:
Za konstrukciju vektorskog dijagrama uzimamo tri linearna vektora naprezanja (UAB, UBC, UCA) pod kutom od 120 ° jedan prema drugom.
Slika 1.2 - vektorski dijagram veze trokuta
Kod simetričnog opterećenja, fazni strujni vektori IAB, IBS, ICA su fazno pomaknuti u odnosu na odgovarajuće napone za kut, čija vrijednost ovisi o prirodi opterećenja.
Sada, koristeći odnose, konstruiramo linearne strujne vektore na istom dijagramu. Da bi se izgradio linearni strujni vektor IA, potrebno je dodati vektor (--ICA) u vektor IAB faznog toka, to jest, vektor jednak dužini ICA ali suprotan u smjeru. Izgrađeni su i preostali vektori linearnih struja.
Da bi se pronašao odnos između modula linearnih i faznih struja, razmotrite tupo-zakrivljeni trokut s kutom od 120 ° na vrhu, kojeg tvore vektori Ia, (-ICA) i IAB. Spustimo okomicu iz vrha tupog kuta ovog trokuta na suprotnu stranu i pronađemo to. Stoga, u trofaznom sustavu povezanom trokutom, linearne struje su više od faznih struja, a fazni naponi podudaraju se s linearnim.
Prisutnost dva načina uključivanja opterećenja proširuje mogućnosti potrošača. Primjerice, ako je svaki od tri namota trofaznog elektromotora ocijenjen za napon od 220 V, tada se elektromotor može trokutasto spojiti na mrežu 220/127 V ili zvijezdu na mrežu 380/220 V. Triangle spoj se najčešće koristi u elektranama (elektromotori itd.). .) gdje je opterećenje blizu uniformi. U trofaznim krugovima način uključivanja opterećenja (zvijezda ili delta) ne ovisi o načinu uključivanja namota generatora ili transformatora koji opskrbljuju taj krug.
2. IZVORI I POTROŠAČI ELEKTRIČNE ENERGIJE TEKUĆEG TRENUTA
2.1 Proračun dvokružnog električnog kruga
Za DC strujni krug (slika 2.1.1) odredite struju I, napon na potrošačkim terminalima U, snagu potrošača električne energije P2 i izvor napajanja P1, učinkovitost? postavite ravnotežu moći.
Slika 2.1.1 - DC strujni krug
Emisija izvora E, unutarnji otpor izvora R0, otpor otpornika R1, R2, R3, kao i položaj prekidača K1 i K2 za pojedine varijante zadatka dani su u tablici 2.1.
Tablica 2.1
odluka
Slika 2.1.2
Otpor potrošača:
2 · 6 / (6 + 2) = 4 ohma (2.1.1)
Odredite impedanciju kruga:
= 4 + 0,3 = 4,3 ohma (2.1.2)
Struja koja teče kroz krug:
6 / 4.3 = 1.39 A (2.1.3)
Napon na terminalima potrošača:
1.39 · 4 = 5.56 V (2.1.4)
Potrošački i izvorni kapaciteti:
5,56 · 1,39 = 7,73 W (2,1,5)
6 · 1.39 = 8.34 W (2.1.6)
učinkovitost:
7,73 / 8,34 = 0,927 = 92,7 % (2.1.7)
2.2 Metoda ekvivalentnih transformacija za strujni krug s više krugova
Odredite ekvivalentni otpor Rek DC električnog kruga (slika 1.4, a) i raspodjelu struja duž grana. Varijanta električnog kruga (uključujući njen dio 1-2, sl. 1.4, sl. 1.5, ograničena u dijagramu na slici 1.4, i točkasto), položaj sklopki K1 i K2 u krugovima, vrijednosti otpora otpornika R1 - R12 i napon napajanja U za svaki iz opcija zadatka prikazane su u tablici 2.2
Tablica 2.2
odluka
Slika 2.2.1
Određujemo ekvivalentne spojeve pojedinih grana:
Definiramo veze zbrajanjem paralelno povezanih grana:
Definiramo potpuni ekvivalentni spoj:
(2.2.7)
Odredite ukupnu jačinu struje:
višekruko trofazno električno kolo
(2.2.8)
Pad napona na granama:
(2.2.9)
Odredite struje u gornjem dijelu kruga:
Struje u preostalim granama kruga:
2.3 Način primjene Kirchhoffovih zakona za višestruki strujni krug
Za strujni krug istosmjernog napona (slika 1.7) koristite podatke navedene za ovu varijantu zadatka u tablici. 1.3, odrediti struje I1 - I9 u granama otpornika R1 - R9, kako bi se dobila ravnoteža snage. Izvori napajanja, otpornici i položaj prekidača za relevantne opcije za rad navedeni su u tablici 2.3. Unutarnji otpor izvora je zapostavljen.
Tablica 2.3
odluka
Slika 2.3.1 - projektna shema
Odaberite smjer kretanja struja. Izrađujemo sustav jednadžbi prema Kirchhoffovim zakonima
Zamijenite numeričke vrijednosti i riješite sustav matričnom metodom:
(2.3.2)
(2.3.3)
(2.3.4)
Trenutne vrijednosti:
(2.3.5)
Stvaramo ravnotežu. Sažemo snagu dodijeljenu otpornicima:
(2.3.6)
Mi sumiramo snagu koja se dovodi u krug pomoću izvora EMF-a:
(2.3.7)
Ravnoteža konvergira P1 = P2. Izračun je izvršen ispravno.
2.4 Zaključci
U ovom poglavlju proučavani su izvori i potrošači električne energije DC. Proučavao je i izračunavao dvostruki krug. Za DC strujni krug, struja I, napon na potrošačkim terminalima U, snaga potrošača električne energije P2 i izvor napajanja P1, učinkovitost? instalacija, napravila ravnotežu moći.
3. AC WIRING CIRCUITS
3.1 Izračun strujnog kruga izmjenične struje s mješovitim spojem otpora
Tablica 3.1
|
Metoda struje petlje |
|||||||||
odluka
Slika 3.1.1 - Projektna shema
Izračunajte složenu otpornost grana:
Odaberite smjer strujanja i sastavite jednadžbe prema metodi konturnih struja
(3.1.4)
Rješavamo sustav jednadžbi i dobivamo trenutne vrijednosti:
(3.1.5)
Odredite struje grana:
(3.1.6)
Izračunajte ukupnu snagu koju generiraju izvori emf:
(3.1.7)
Aktivna komponenta
(3.1.8)
Aktivna snaga koju oslobađaju otpornici:
(3.1.9)
Snaga je jednaka, ravnoteža se približava.
Odredite pad napona na svim elementima:
(3.1.10)
Napon između točaka 1-3
(3.1.11)
Napon između točaka 3-4
(3.1.12)
Napon i struja između točaka 2-3
(3.1.13)
Slika 3.1. - Vektorska čestica parcele 2-3
3.2 Zaključci
U ovom dijelu rada na kolegiju proučavani su električni krugovi izmjenične struje.
Za električni krug izmjenične struje s frekvencijom f = 50 Hz određene su impedancije Z-grana, struje I u granama i naponi U na elementima električnog kruga, te je formirana ravnoteža aktivnih snaga. Konstruirana je za granu kruga u vektorskom dijagramu struje i napona.
4. GLAVNI DIJAGRAMI PRIJENOSA TRANSISTORA
4.1 Proračun jednofaznog niskonaponskog pojačala
Izračunajte jednofazno niskofrekventno pojačalo: odredite faktore pojačanja polja Ki, napona Ku i snage Kp, kao i ulazne RBX i izlazne R OUT otpore za danu varijantu tranzistorskog sklopnog kruga koristeći njegove h-parametre za radnu točku. Za odgovarajuću varijantu upravljačkog zadatka u tablici 4.1. Prikazana je veličina otpora RH opterećenja i unutarnji otpor generatora signala Rr.
Tablica 4.1
odluka
Trenutni dobitak definira se kao:
56 / (1 + 6,25 · 10-6 · 5500) = 54,139 (4.1.1)
napon:
(4.1.2)
= 56 · 5500/330 · (1 + 6,25 · 10-6 · 5500 - 1,6 · 10-4 · 56 · 5500) = 1055
Negativna vrijednost pojačanja znači da je napon na izlazu kruga invertiran.
Snaga:
54,139 · 1055 = 57093 (4.1.3)
Ulazni otpor:
(4.1.4)
= (330 · (6.25 · 10-6 + 1/5500) - 1.6 · 10-4 · 56) / (6.25 · 10-6 + 1/5500) = 282 Ohm = 0.282 k
Izlazna impedancija
(4.1.5)
= (330+ 15000) / (6,25 · 10-6 · (330 + 15000) · 1,6 · 10-4 · 56) =
= 1786 · 107 Ohm = 17,86 Mm
4.2 Zaključci
U ovom poglavlju proučavane su sheme jednofaznih niskofrekventnih pojačala na različitim tranzistorima.
ZAKLJUČAK
Tijekom kolegija proučavani su izvori i potrošači električne energije DC. Proučavao je i izračunavao dvostruki krug. Za DC strujni krug, struja I, napon na potrošačkim terminalima U, snaga potrošača električne energije P2 i izvor napajanja P1, učinkovitost? instalacija, napravila ravnotežu moći.
Proučavali smo metodu ekvivalentnih transformacija za strujni krug s više krugova. Određeni su ekvivalentni otpor Rec istosmjernog električnog kruga i raspodjela struja duž grana.
Proučili smo i primijenili Kirchhoffove zakone za električni krug s više krugova. Za DC strujni krug, odredio je struje u granama otpornika, sastavio energetsku bilancu.
U procesu pisanja seminarskog rada proučavani su električni krugovi izmjenične struje.
Izračunati izmjenični strujni krug s otporom miješanog spoja. Za električni krug izmjenične struje s frekvencijom f = 50 Hz određene su impedancije Z-grana, struje I u granama i naponi U na elementima električnog kruga, te je formirana ravnoteža aktivnih snaga. Konstruirana je za granu kruga u vektorskom dijagramu struje i napona.
U okviru ovog kolegija proučavana je shema jednofaznih niskofrekventnih pojačala za različite tranzistore.
Izračunat je jednofazni sklop niskofrekventnog pojačala: određeni su faktori pojačanja struje Ki, napon Ku i snaga Kp, ulazni otpor R izlaz i izlazni otpor R out za danu varijantu sklopnog kruga tranzistora s h-parametrima za radnu točku.
POPIS KORIŠTENIH IZVORA
1. Bessonov L.A. Teorijski temelji elektrotehnike. Električni krugovi. M: Srednja škola, 1996.
2. Matkhanov P.N. Osnove analize električnih krugova. Linearni krugovi: udžbenik. - M.: Visoka škola, 1990.
3. Kasatkin A.S. Elektrotehnika: studije. za sveučilišta / A.S. Kasatkin, M.V. Nemtsov. - 11. izd., Str. ; Grif MO. - M .: Akademija, 2007.
4. Zhavoronkov M.A. Elektrotehnika i elektronika. - M.: "Akademija", 2010.
5. Elektrika i elektronika. Ispiti Priručnik za samostalni rad. / SamGTU, comp. YA Meleshkin, A.A. Martynov, V.I. Kulikov. Samara, 2009. 62 c.
6. Volynsky V.A. et al., Elektrotehnika / B.A. Volynsky, E.N. Zane, V.E. Shaternikov: Studije. priručnik za sveučilišta. - M.: Energoatomizdat, 2007. - 528 str., Ill.
7. Kasatkin A.S., Nemtsov M.V. Elektrotehnika: Udžbenik. priručnik za sveučilišta. - 4. izdanje, Pererab. - M.: Energoatomizdat, 2009. - 440 str., Il.
8. Osnove industrijske elektronike: Udžbenik za neelektrične. spec. sveučilišta / VG Gerasimov, O M. Knyazkov, A. E. Krasnopolsky, V.V. Sukhorukov; by ed. VG Gerasimov. - 3. izd., Pererab. i dodajte. - M: Više. škola., 2006. - 336 str., il.
9. Elektrotehnika i elektronika u 3 knjige. Ed. VG Gerasimov Kn.1. Električni i magnetski krugovi. - M.: Visoka škola. - 2006. Elektrotehnika i elektronika u 3 kN. Ed. VG Gerasimov Kn.2. Elektromagnetski uređaji i električni strojevi. - M.: Visoka škola. - 2007
10. Kuzovkin V.A. Teorijska elektrotehnika: Udžbenik. M.: Logos, 2002
11. Kasatkin A.S., Nemtsov M.V. Elektrotehnika. M.: Viši. shk., 2000.
12. Bessonov L.A. Prikupljanje zadataka za TOE. M.: Viši. shk., 2001.
Objavljeno na Allbest.ru
Slični dokumenti
Izračun linearnog istosmjernog električnog kruga Kirchhoffovim zakonima, metodom struja petlje, nodalno. Izračun ravnoteže energetskog kruga. Određivanje parametara jednofaznog linearnog električnog kruga izmjenične struje i njihovih vrijednosti.
seminarski rad, dodan 27.3.2016
Proračun strujnih vrijednosti u svim granama složenog jednosmjernog strujnog kruga pomoću izravne primjene Kirchhoffovih zakona i metoda struja petlje. Balansna snaga. Simulacija određenog električnog kruga pomoću elektroničkog radnog stola.
ispitivanje, dodano 27.04.2013
Proračun struja u svim granama električnog kruga primjenom Kirchhoffovih pravila i metode čvornih potencijala. Kompilacija jednadžbi bilance snage. Izračun električnog kruga izmjenične sinusne struje. Stvarna vrijednost napona.
ispitivanje, dodano 07.05.2014
Izračuni opsežnog DC kruga s više izvora električne energije; Strujni krugovi izmjenične struje s paralelnim priključenjem prijemnika, trofazni strujni krug sa zvjezdanim priključkom; jednofazno niskofrekventno pojačalo.
ispitivanje, dodano 31.3.2013
Značajke mjerenja struje u krugu s ampermetrom. Metoda izračunavanja struje u nerazgranatom dijelu električnog kruga prema prvom Kirchhoffovom zakonu, provjera njegove ispravnosti. Analiza apsolutnih i relativnih parametara pogrešaka kruga.
laboratorijski rad, dodano 01.12.2010
Izračun linearnog električnog kruga s ne-sinusnim ulaznim naponom. Stvarna vrijednost napona. Krug otpornosti istosmjerne struje. Aktivni strujni krug Izračun simetričnog trofaznog električnog kruga. Neutralna struja.
ispitivanje, dodano 10.12.2013
Opis kruga i određivanje ekvivalentnog otpora električnog kruga. Izračun linearnog jednosmjernog kruga, sastavljanja ravnoteže napona. Tehnička svojstva faznih spojeva "delta" i "zvijezda" u trofaznom električnom krugu.
ispit je dodan 27.06.2013
Osnovni pojmovi, definicije i vrijednosti karakterizirane trofaznim električnim krugovima. Izvor električne energije u trofaznom krugu. Načini povezivanja faza trofaznog strujnog izvora i omjera. Prijemnici za spajanje zvijezda i trokut.
ispit, dodan 19.01.2011
Izračun numeričke vrijednosti struja električnog kruga i potencijala čvorova primjenom zakona Ohma, Kirchhoffa i metode nametanja. Određivanje ravnoteže snage i napona na pojedinim elementima pojedinog kruga. Izračun snage prijemnika (otpora).
praktični rad, dodan 07.08.2013
Izračun linearnog električnog kruga DC. Određivanje struja u svim granama metodom struja petlje i nodalnih napona. Jednofazni električni krugovi, određivanje očitanja vattmetara. Izračun parametara trofaznog električnog kruga.
Istražujući toplinski učinak električne struje, J. Jole (1818–1889) proveo je eksperiment koji je postavio čvrste temelje u zakonu o očuvanju energije. Joule je po prvi put pokazao da je kemijska energija koja se troši na održavanje struje u vodiču približno jednaka količini topline koja se oslobađa u vodiču kad struja teče. Također je utvrdio da je toplina generirana u vodiču proporcionalna kvadratu struje. Ovo opažanje je u skladu s Ohmovim zakonom (V = IR ) te s definicijom potencijalne razlike(V = W / q ) , U slučaju istosmjerne struje tijekom vremenat punjenje prolazi kroz vodičq = to , Stoga je električna energija pretvorena u toplinu u vodiču jednaka:
Ta se energija naziva džulska toplina i izražava se u džulima (j) ako je strujaja izraženo u amperima,R ?? ohma i t ?? u sekundama.
Pretpostavimo vanjske stezaljke a bnapajanje spojenog prijemnika s promjenjivim otporom r n(Sl. 2.1). Kada se promijeni otpor r n struja ja i stres Uizvor će se također promijeniti. Od svih mogućih načina rada izvora električne energije najvažniji su četiri: nominalni način rada, način rada u praznom hodu, kratki način rada, sklop i koordinirani način rada.
Nazivni način rada Izvor karakterizira činjenica da njegov napon, struja i snaga odgovaraju vrijednostima za koje su dizajnirali proizvođači. Istovremeno su zajamčeni najbolji radni uvjeti (ekonomičnost, trajnost, itd.).
Vrijednosti koje određuju nominalni način rada obično se navode u putovnici ili na nadzornoj ploči priključenoj na uređaj. Ti se podaci uzimaju kao osnova za izračun električnih krugova.
Glavni nominalni podaci električnih uređaja su njihovi nazivni naponi i struje: U ni I n, Nazivni napon izračunava se izolacija električnih žica, a nazivna struja - uvjeti njihovog maksimalno dopuštenog grijanja.
U stanju mirovanja izvor se naziva način na koji je struja u njoj jednaka nuli. Za praktičnu primjenu u praznom hodu dovoljno je odvojiti jednu od žica s kojom je izvor spojen na krug (slika 2.2, a).
Pri praznom hodu U xna njegovim vanjskim terminalima će biti najveći i jednak emf. izvor: (u x = E.Stoga, emf. Izvor se može mjeriti voltmetrom spojenim na njegove otvorene vanjske priključke.
Način kratkog spoja karakterizirano činjenicom da je napon na vanjskim terminalima izvora nula: U h= 0 (sl. 2.2, b). struja ja do kratkog spoja izvor će biti najveći. Trenutna vrijednost ja k može biti mnogo puta veći od nazivne struje I nstoga je u pravilu način kratkog spoja opasan za izvor.
Dogovoreni način izvor se naziva način na koji daje najveću snagu vanjskom krugu. Druga se okolnost često koristi u posebnim slučajevima, o čemu će kasnije biti riječi.
UVJETI PRIJENOSA NA IZVOR MAKSIMALNE SNAGE
U vanjskom krugu
Kada je otpor vanjskog kruga otpornik (vidi. Sl. 2.1), jednak r n, napon i struja u njemu su povezani jednadžbom U ==r n i nizražavajući Ohmov zakon za pasivni krug. S obzirom na to, jednadžba (2.2) može se napisati drugačije:
E = rI + r H I. (2.6)
Ova jednadžba izražava električno stanje najjednostavnijeg zatvorenog kruga. Iz njega možete dobiti izraz ohmov zakon za najjednostavniji zatvoreni krug s konzistentnom shemom supstitucije izvora:
I = E / r + rH(2.7)
Snaga vanjskog kruga
(2.8)
Struja vanjskog kruga s krugom zamjene paralelnog izvora može se naći iz izraza
,
(2.9)
Zatim moć vanjskog kruga
Snaga učitavanja R nna praznom hodu (r n =) i pri kratkom spoju (r n = 0) jednak je nuli. Ima maksimum
vrijednost kada je omjer maksimalan. Uzimajući prvi
derivacijom te frakcije s r i izjednačavanjem na nulu
(r + rH) 2-2r (r + r n) = 0,
rH = r.(2.11)
dakle, snaga vanjskog kruga je maksimalna kada je otpor vanjskog kruga r n jednak unutarnjem otporu r izvora,tj. kada vanjski krug i izvor rade na dosljedan način.
U konzistentnom načinu, gubitak snage unutar izvora jednak je polovici snage izvora:
.
Istražite promjenu učinkovitosti izvor ovisno o veličini otpora r n. efikasnost izvor je jednak omjeru snage vanjskog kruga R ndo pune snage P,razvijeni izvor:
(2.12)
Iz formule (2.12) slijedi oblik koji pri praznom hodu, kada je r n =, k.pd. kod kojih zatvaranja, kada je rn = 0, učinkovitost , u konzistentnom modu, r n = r djelotvornost ,
U omjerima koji se razmatraju iznad otpora roznačava samo unutarnji otpor izvora. Međutim, dobivene formule će ostati iste ako r podrazumijevaju otpor žica linije i. \\ t E- napon Una njezinu ulazu. U ovom slučaju, na ulazu kruga, može se pretpostaviti da je izvor emf uključen. s unutarnjim otporom jednakim nuli i konstantnom vrijednošću emf. E = U.Sva razmišljanja o prijenosu izvora energije na prijemnik s otporom r n, spojen na kraj linije, bit će sličan slučaju prijenosa energije iz izvora prema vanjskom krugu.
