Vaihtovirta on sähkövirtaa, jonka suuruus ja suunta muuttuvat säännöllisin väliajoin. Lähes kaikki sähköenergia tuotetaan vuorottelun muodossa sähkövirta. Siksi sen merkitys on suuri ja laajuus laaja.
Laturi. Vuonna 1832 tuntematon keksijä loi ensimmäisen yksivaiheisen synkronisen moninapaisen vaihtovirtageneraattorin. Mutta aivan ensimmäisessä elektroniset laitteet käytettiin vain tasavirtaa, kun taas vaihtovirtaa ei löytynyt pitkään aikaan käytännön sovellus. Pian he kuitenkin huomasivat, että on paljon käytännöllisempää käyttää vaihtovirtaa kuin tasavirtaa, eli virtaa, joka muuttaa ajoittain arvoaan ja suuntaansa. Vaihtovirran etuna on, että se on kätevämpää tuottaa voimalaitoksilla; vaihtovirtageneraattorit ovat taloudellisempia ja helpompia huoltaa kuin tasavirralla toimivat vastineet. Siksi koottiin luotettavia AC-sähkömoottoreita, jotka löysivät heti laajan käytön teollisuudessa ja kotitalouksissa. On huomattava, että vaihtovirran olemassaolon ja sen erityisten fyysisten ilmiöiden ansiosta keksinnöt, kuten radio, nauhuri ja muut automaattiset ja sähkölaitteet, pystyivät ilmestymään, joita ilman on vaikea kuvitella nykyaikaista elämää.
On teollisuus- ja kotitalousgeneraattoreita: Teollisuus generaattorit ovat parhaita mahdollisuus käyttöön tuotannossa, sairaaloissa, kouluissa, myymälöissä, toimistoissa, liikekeskuksissa sekä rakennustyömailla, mikä yksinkertaistaa merkittävästi rakentamista alueilla, joilla sähköistystä ei ole lainkaan. Kotitalousgeneraattorit ovat käytännöllisempiä, kompakteja ja ihanteellisia käytettäväksi mökissä ja maalaistalossa. Vaihtovirtageneraattoreita käytetään laajalti eri aloilla ja alueilla, koska ne voivat ratkaista monia tärkeitä ongelmia, jotka liittyvät sähkön epävakaaseen toimintaan tai sen täydelliseen puuttumiseen.
Sovellus maataloudessa. Maataloudessa käytetään dieselgeneraattoreita, jotka tarjoavat maatalouskoneita (pumput, laitteet, valaistus), päivänvaloajan pidentämistä (kasvihuoneisiin ja siipikarjataloihin), lämmitystä, lypsykoneita jne. Myös viljelykasvien tuholaisten torjunnassa käytetään kvanttigeneraattorin matalataajuista säteilyä, joka tallentaa eri sairauksien paikallistamiseen ja hyönteisten poistamiseen käytettyjä tietoja alkuperäisistä.
Meidän aikanamme ei ole kansantalouden sektoria, jolla ei käytetä sähköä. Ja jokainen heistä asettaa tiettyjä vaatimuksia sähkökoneille ja laitteille, jotka määräävät paitsi näiden koneiden suunnittelun myös käytetyn virran tyypin. Vaikka sekä vaihto- että tasavirtaa käytetään laajasti tekniikassa ja teollisuudessa, niiden käyttöalueet on rajattu hyvin selkeästi.
Ensimmäistä kertaa ihmiset saivat sähkövirtaa galvaanisista kennoista. Nämä elementit loivat elektronivirran sähköpiiriin, liikkuen koko ajan yhteen tiettyyn suuntaan. Tätä virtaa kutsutaan "vakioksi".
Ensimmäiset pyörivät generaattorit, sähkömoottorit ja laitteet toimivat myös tasavirralla. Ja kun viime vuosisadan lopussa venäläinen sähköinsinööri M. O. Dolivo-Dobrovolsky ehdotti kolmivaiheisen vaihtovirran käyttöä, monet tutkijat eivät luottaneet tähän. Jopa kuuluisa amerikkalainen sähköinsinööri Edison piti vaihtovirtaa keksintönä, joka ei ansaitse huomiota. Kuitenkin hyvin pian vaihtovirtaa alettiin käyttää monilla sähkötekniikan aloilla. Sähköiset vaihtovirtageneraattorit luovat elektronivirran sähköpiiriin, joka muuttaa jatkuvasti liikkeensä suuntaa. Joten huoneesi valaisevan sähkölampun piirissä elektronit kulkevat yhdessä sekunnissa
Muuta liikkeesi suuntaa 100 kertaa: 50 kertaa ne liikkuvat yhteen suuntaan ja 50 kertaa vastakkaiseen suuntaan. Tällaisen virran taajuuden sanotaan olevan 50 jaksoa sekunnissa.
Tämä elektronien liikkeen ominaisuus antaa vaihtovirralle useita ominaisuuksia, jotka määräävät sen hallitsevan aseman nykyaikaisessa sähkötekniikassa.
Yksi vaihtovirran tärkeimmistä ominaisuuksista on sen muuntumiskyky. Kuten tiedämme, sähköenergian siirto pitkiä matkoja on mahdollista vain erittäin korkeilla jännitteillä, jotka saavuttavat 110, 220 ja jopa 500-800 tuhatta V. Tällaista korkeaa jännitettä ei voida saada suoraan generaattoreista. Samaan aikaan erilaiset sähkökoneet ja -laitteet vaativat useiden kymmenien tai satojen volttien sähkövirran. Tässä hänen muunnoskykynsä tuli hyödylliseksi - se mahdollisti vaihtovirran jännitteen muuttamisen kaikissa rajoissa muuntajia käyttämällä.
Vähän. Generaattorin käämien kytkeminen kolmivaiheiseen järjestelmään mahdollisti kolmivaiheisen vaihtovirran saamisen. Tämä on järjestelmä, jossa on kolme vaihtovirtaa, joilla on sama taajuus, mutta eroavat vaiheestaan kolmanneksella jaksosta. Kolmivaiheinen virta on tärkeitä etuja. Ensinnäkin kolmivaiheiset voimalinjat ovat kannattavampia kuin yksivaiheiset: samoilla johto- ja eristyskustannuksilla niiden läpi voidaan siirtää enemmän sähköenergiaa kuin yksivaiheisella vaihtovirralla. Ja toiseksi, kolmivaiheisen vaihtovirran ominaisuuden ansiosta pyörivän magneettikentän luomiseksi oli mahdollista rakentaa erittäin yksinkertaisia ja luotettavia asynkronisia sähkömoottoreita ilman kommutaattoria ja harjoja.
Nämä vaihtovirran ominaisuudet ovat syynä siihen, että nykyään kaikki teollisuusvoimalaitokset tuottavat vain kolmivaiheista vaihtovirtaa.
Yli puolet näiden voimalaitosten tuottamasta sähköenergiasta kuluttavat sähkömoottorit. Jotta he voivat tehdä erilaisia töitä, ne valmistetaan eri malleina ja kokoisina.
Yksinkertaisten lisäksi asynkroniset moottorit, joita käytetään laajalti työstökoneiden ajamiseen, on moottoreita, joissa on käämit ja roottorin liukurenkaat. Ne kehittävät suuria voimia käynnistettäessä, ja siksi niitä käytetään menestyksekkäästi nostureissa. On myös synkronimoottoreita, joiden pyörimisnopeus on vakio. Sähkömoottorit voivat olla niin pieniä kuin lankarulla tai yhtä suuria kuin karuselli.
Useiden sähkömoottoreiden käyttö koneiden ohjaamiseen mahdollisti koneen mekanismien yksinkertaistamisen, hallittavuuden ja automaattisten konelinjojen luomisen.
Sähkömoottorien pieni koko on mahdollistanut sähköenergian käytön siellä, missä aiemmin käytettiin vain käsityötä. Sähköporat, -sahat, -koneet ja muut sähköistetyt työkalut helpottivat huomattavasti työntekijöiden työtä ja tekivät siitä tuottavampaa.
Sähkökäyttöiset lattiankiillotuskoneet, pölynimurit, pesukoneet ja jääkaapit tulivat kotiäitien apuun.
Vaihtovirta on hyvä lämmönlähde. Metalli sulatetaan ja keitetään tehokkaissa valokaariuuneissa. Sähkövastusuuneja käytetään laajalti ilmastoinnissa, uunien lämmittämisessä ja erilaisissa tiloissa.
Hehkulamput tuottavat valoa riippumatta siitä, kuinka paljon virtaa kulkee niiden filamenttien läpi. Mutta koska vaihtovirran siirto on taloudellisempaa ja muuntajien avulla on helppo ylläpitää niille tarvittavaa jännitettä, kaupunkien ja kylien koko valaistusverkko palvelee vaihtovirtaa.
Elektronien liikesuunnan jatkuva muutos vaihtovirrassa, sen muuntumiskyky avasi sille laajan tien monilla tekniikan aloilla. Mutta jatkuvasti suuntaaan muuttava virta ei ole aina hyvä. Nousit siis johdinautoon, metrojunaan tai "sähköjuna"-autoon rautateillä. Tässä olet hallussasi tasavirta.
Tosiasia on, että yksinkertaiset ja kätevät AC-sähkömoottorit eivät salli pyörimisnopeuden tasaisia muutoksia laajalla alueella. Ja muista kuinka monta kertaa kuljettajan on muutettava johdinauton nopeutta; Vain tasavirtamoottori pystyy käsittelemään näin hektistä työtä hyvin. Nämä moottorit saavat virran ajon tasasuuntaajan ala-asemilta. Heille voimalaitoksista tuleva vaihtovirta muunnetaan tasavirraksi elohopeatasasuuntaajien avulla ja syötetään sitten kosketusverkkoon - johtoihin ja kiskoihin.
Sovellus vetomoottorit Tasavirta kuljetusajoneuvoissa osoittautui niin kannattavaksi, että niitä löytyy dieselvetureista ja moottorialuksista.
Niiden päämoottorit ovat dieselmoottoreita, jotka käyttävät tasavirtaa tuottavia generaattoreita. Ja hän puolestaan saa sähkömoottorit toimimaan kääntämällä pyöriä tai potkureita.
Muuntaja-asemien korkea hinta ja monimutkaisuus ovat kuitenkin pakottaneet tutkijat ja insinöörit pohtimaan vaihtovirran käyttöä liikenteessä. Juonia on jo olemassa rautatiet, käyttämällä yksivaiheista vaihtovirtaa. Sitä käytetään myös menestyksekkäästi monissa diesel-sähköaluksissa.
Rautateiden edelleen sähköistäminen maassamme suoritetaan pääasiassa vaihtovirralla, jonka jännite on 25 tuhatta V. Tämä virta muunnetaan tasavirraksi suoraan sähkövetureissa tasasuuntaajalaitteiden avulla.
Tasasähkömoottorien hyvät säätömahdollisuudet ovat mahdollistaneet niiden menestyksellisen käytön myös nosto- ja kuljetusmekanismeissa. Perinteiset nosturit, joita näet rakennustyömailla, toimivat AC-moottoreilla. Mutta suurten metallurgisten laitosten tehokkaisiin nostureihin asennetaan tasavirtamoottorit. Loppujen lopuksi täällä sinun on nostettava ja kuljetettava valtavia kauhoja sulalla metallilla, kaada se muotteihin tai syötettävä kuumat harkot valssaamoihin.
Nämä moottorit käyttävät myös jättimäisten kävelevien kaivinkoneiden mekanismeja.
DC-moottorit voivat kehittää erittäin suuria pyörimisnopeuksia - jopa 25 tuhatta rpm. Näin saat enemmän tehoa erittäin pienestä moottorikoosta. Siksi ne ovat välttämättömiä ohjausmoottoreina, joita käytetään lentokoneissa peräsimien, siivekkeiden ja läppien kääntämiseen, laskutelineiden ja muiden mekanismien nostamiseen ja laskemiseen.
Elektronien liikkeen jatkuva suunta tasavirtapiirissä on määrittänyt sen laajan ja tärkeän sovellusalueen, jossa vaihtovirta ei voi kilpailla sen kanssa. Puhumme elektrolyysistä - prosessista, joka liittyy virran kulkemiseen nestemäisten liuosten - elektrolyyttien - läpi. Elektrolyytin läpi kulkevan tasavirran vaikutuksesta se hajoaa yksittäisiksi elementeiksi, jotka kerrostuvat tietyille elektrodeille - anodille tai katodille. Tätä ominaisuutta käytetään laajalti ei-rautametallien metallurgiassa - alumiinin, magnesiumin, sinkin, kuparin ja mangaanin valmistukseen. Kemianteollisuudessa fluoria, klooria, vetyä ja muita aineita tuotetaan elektrolyysillä.
Galvanoinnissa elektrolyysillä kerrostetaan metallia eri tuotteiden pinnalle. Tällä tavalla metallituotteisiin levitetään suojapinnoitteita (nikkelipinnoitus, kromaus), tehdään metallimonumentteja, painettuja lomakkeita jne. Galvanointia käytetään lääketieteessä tiettyjen sairauksien hoitoon.
Elektronien virtauksen vakiosuunta auttaa tasavirtaa kilpailemaan vaihtovirran kanssa hitsauksessa ja joissakin valaistustyypeissä. Tasavirralla hitsattaessa metallihiukkaset siirtyvät elektrodista tuotteeseen oikein ja sauma on laadukkaampi kuin vaihtovirralla hitsattaessa.
Mene elokuvastudioon. Tehokkaat kaarifilmiprojektorit tulvivat kuvauspaviljonkiin valoa. Vaihtovirralla valokaari palaa vähemmän tasaisesti, tuottaa vähemmän valoa ja tuottaa ääniä häiritsevää huminaa kuvaamisen aikana. Siksi elokuvaprojektorit saavat virtansa tasavirralla, joka tuottaa hiljaisen, vakaan valokaaren. Tehokkaat sotilaalliset valonheittimet ja kaarifilmiprojektorit käyttävät myös tasavirtaa.
 |
| Elokuvastudioissa tehokkaat kaarifilmiprojektorit toimivat tasavirralla. |
Vaihtovirran saamiseksi sinun on jatkuvasti pyöritettävä vaihtovirtageneraattoria, ja tasavirta voidaan tuottaa kiinteillä akuilla tai galvaanisilla kennoilla. Nämä sähkövirtalähteen ominaisuudet määräävät joissain tapauksissa myös tasavirran käyttöalueen.
Auto seisoo paikallaan. Kuinka käynnistää sen moottori? Ladattava akku on palveluksessasi. Painat käynnistyspainiketta ja DC-moottori, joka saa virtaa akusta, käynnistää moottorin. Ja kun moottori on käynnissä, se pyörittää generaattoria, joka lataa akun ja palauttaa kulutetun energian. Tällainen palautuva prosessi ei ole mahdollista vaihtovirralla.
Mitä tapahtuisi, jos junan valaistus toimisi vaihtovirralla? Jos juna pysähtyisi, autojen pyörät lakkaisivat pyörimästä ja sen mukana sähkögeneraattorit pysähtyivät ja autojen valot sammuivat. Mutta näin ei tapahdu, koska autojen alle on asennettu tasavirtageneraattorit, jotka toimivat rinnakkain akkujen kanssa. Juna liikkuu - generaattorit pyörivät, antavat energiaa valaistukseen ja lataavat samalla akkua. Kun juna pysähtyy, akku lähettää virtaa valaistusverkkoon.
Kuvittele, että voimalaitoksella tapahtui onnettomuus: kaikki turbo- tai vetygeneraattorit pysähtyivät ja sen muihin voimalaitoksiin yhdistävät voimajohdot irrotettiin. Tällaisissa tapauksissa suurista akuista saatu tasavirta tulee apuun. Sen avulla apumekanismit laitetaan liikkeelle, kytketään pois päältä kytketyt kytkimet päälle ja pääturbo- tai vetygeneraattorit laitetaan takaisin toimintaan. Akkuteho on erittäin luotettavaa, joten kaikki suurten voimalaitosten ohjaus-, automaatio- ja hälytyssuojapiirit toimivat tasavirralla.
Voiko sukellusvene purjehtia ilman tasavirtaa? Veden pinnalla ehkä. Tässä tapauksessa sen potkurit pyöritetään dieselmoottoreilla. Mutta veden alla dieselmoottorit pysähtyvät - ilmaa ei ole tarpeeksi. Se käyttää DC-moottoria, joka saa energiaa akuista. Kun vene kelluu jälleen pintaan ja dieselmoottorit käynnistetään, sähkömoottori muuttuu generaattoriksi ja lataa akkuja.
Kaivoksissa ei ole mahdollista ripustaa sähköveturien ajojohtoa kaikkialle. Kuinka he voivat kiertää? Ja tässä akku tulee jälleen apuun. Monissa kaivoksissa kaivosakkusähköveturit toimittavat hiiltä syrjäisimmiltä pinnoilta. Akuilla varustetut sähkövaunut - sähköautot - näet usein juna-asemilla. Niitä löytyy myös suurten tehtaiden ja tehtaiden työpajoista.
Huomaa, kuinka kameramies kuvaa jotain tärkeää tapahtumaa. Hänellä on kädessään kevyt filmikamera ja vyössä akku. Painoin nappia ja laite alkoi toimia. Tällaisia kevyitä akkuja käytetään laajalti kannettavissa radioissa, merkinantolaitteissa ja sähköisissä mittauslaitteissa.
Tietenkään tässä luetellut esimerkit eivät kata kaikkia sähköenergian käyttöalueita. Emme sanoneet mitään sen käytöstä lennätin- ja puhelinviestintään, radioon ja televisioon ja muihin tarkoituksiin - voit lukea tästä verkkosivustomme asiaankuuluvista artikkeleista.
Tulevaisuuden energiaa
Tulevaisuuden suuret työt voidaan toteuttaa vain uuden voimakkaan energian pohjalta metallurgian ja liikenteen kehitykseen nojautuen.
Energia, kun se kehittyy, lisää ihmisen valtaa luontoon. Hän on tärkein avustajamme avaruushyökkäyksessä.
Sähköä mitataan kilowattitunteina. 1 kWh sähköä pystyy nostamaan 1 T:n kuorman 367 metrin korkeuteen (ilman kitkahäviöitä). Sen avulla voit rullata 50 kg metallituotteita, esitellä suuren elokuvan 4 kertaa, ottaa kaivoksesta lähes satapainoisen hiiltä ja tuottaa sen, kuorittaa 30 kanaa inkubaattorissa ja toimittaa keskeytyksettä vettä yhdelle Moskovan asukkaalle kahdelle viikkoa.
Vuonna 1959 Neuvostoliiton voimalaitokset tuottivat 264 miljardia kWh. Ja vuonna 1965 maa saa jo 500-520 miljardia kWh - lähes 2300 kWh jokaista henkilöä kohden vuoden 1913 14:n sijaan.
Seitsemänvuotissuunnitelma on ensimmäinen vaihe suurenmoisten muutosten maassa, suunniteltu 15-20 vuodeksi. Miten neuvostoenergia kehittyy kaukaisessa tulevaisuudessa?
Hyvin varovaisen ennusteen mukaan vuonna 1970 meidän pitäisi saada 900 miljardia kWh, vuonna 1975 noin 1500 miljardia kWh ja vuonna 1980 noin 2300 miljardia kWh. Tämä on 260 kertaa enemmän kuin GOELRO-suunnitelma!
| Aurinkoenergian suora käyttö Aurinkoenergian suoran käytön ongelma on jo pitkään herättänyt tutkijoiden ja insinöörien huomion monissa maissa. Merkittävä menestys oli aurinkopaneelien luominen, jotka toimisivat kolmannen Neuvostoliiton maasatelliitin radiolähettimessä. Tällä alueella on saavutettu muitakin onnistumisia. Erikoisinstallaatioita on luotu, joiden tasolasilevyt läpäisevät lyhytaaltoisia auringonsäteitä, mutta eivät lähetä pitkäaaltoisia lämpösäteitä. Tämä mahdollistaa lämmön kerääntymisen. Tällaiset asennukset käyttävät jo pumppuja, joiden teho on jopa 3 hv. Lämmönkestävän keramiikan teolliseen tuotantoon käytetään asennusta, jossa on halkaisijaltaan yli 12 m peili, jonka avulla saavutetaan jopa 3000° lämpötiloja. Rakennettiin myös 40 tonnin parabolinen heijastinuuni, jonka halkaisija on 8,5 m alumiinipeili, jota käytetään lannoitteiden valmistukseen sitomalla ilmakehän typpeä. |
Asukasta kohden vuonna 1980 meillä pitäisi olla noin 8,5 tuhatta kWh.
Päärooli maamme sähkön ja lämmön (höyryn ja kuuman veden muodossa) toimittamisessa tulee olemaan erittäin suurilla lämpövoimalaitoksilla (katso artikkeli ”Lämpö- ja sähkötehdas”).
Tulevaisuudessa rakennamme voimalaitoksia, joiden teho on enintään 3 miljoonaa kW. Niitä käyttävät erittäin taloudelliset turbogeneraattorit, joiden teho on 200, 300 ja jopa 600 tuhatta kW. Suunnittelijat harkitsevat jo turbogeneraattorin luomista, jonka kapasiteetti on 1 miljoonaa kW - melkein kaksi Dneprin vesivoimalaa yhdessä kompaktissa koneessa! Jokainen turbogeneraattori saa höyryn omasta jättikattilastaan. Ja tuottamaan 1 kWh, nämä yksiköt eivät tarvitse enempää kuin 300 G hiiltä - pieni kourallinen!
Uusia voimalaitoksia rakennetaan - kaasuturbiinien. Kaasuturbiinien hyötysuhde on korkeampi kuin höyryturbiinien. Ja ne itse ovat paljon kompaktimpia. Kaasuturbiini ei vaadi vettä. Valmistamme tällä hetkellä kaasuturbiineja, joiden teho on 25 tuhatta kW. Lähitulevaisuudessa luodaan koneita, joiden teho on 50 tuhatta kW tai enemmän. Tulevaisuudessa kaasuturbiinivoimalat saavuttavat miljoonan kapasiteetin. Ne muuttavat halvan polttoaineen sähköksi.
Neuvostoliiton tutkijat löysivät uusia menetelmiä polttoaineen energiakemialliseen käyttöön. Turpeesta, ruskohiilestä ja liuskeesta louhitaan ennen niiden polttamista kattilauuneissa erittäin arvokkaita tuotteita - kotitalous- ja teollisuuskäyttöön tarkoitettua kaasua, kemiallisten tuotteiden valmistukseen tarvittavaa hartsia ja nestemäistä polttoainetta.
Näin tulevaisuuden lämpövoimalasta tulee monimutkainen laitos, joka tuottaa samanaikaisesti sähköä, kaasua, höyryä ja kuuma vesi teollisuuden ja kotitalouksien tarpeisiin, kemianteollisuuden raaka-aineet ja polttoainetähteistä rakennusmateriaalit. Tiedemiehet ovat pitkään pohtineet, voidaanko polttoainetta, valoa, lämpöä ja ydinenergiaa suoraan muuntaa sähköksi? Ensimmäiset sähkökemialliset generaattorit on jo rakennettu. Ne ovat edelleen epätäydellisiä, mutta silti tämä on uusi tapa saada energiaa. Ehkä tulee aika, jolloin hiiltä ei enää tarvitse polttaa sen sisältämän kemiallisen energian muuntamiseksi lämmöksi ja sitten mekaaniseksi tai sähköenergiaksi. Hiilen kemiallinen energia muunnetaan suoraan sähköksi korkealla hyötysuhteella. Tämä tulee olemaan suuri vallankumous energiateollisuudessa. Tutkijat uskovat, että on mahdollista rakentaa valtavia sähkökemiallisia generaattoreita suoraan hiilisaumojen paksuuteen maan alle.
Myös auringonsäteiden energiaa hyödynnetään. Neuvostoliiton tutkijat työskentelevät suuren aurinkoteknologian luomiseksi. Se mahdollistaa aurinkoenergian käytön teollisuudessa. Tätä varten auringonvalon pitoisuutta lisätään suurilla peileillä. Tällaiset koneet voivat toimia lähes samalla tavalla kuin perinteiset polttoainekattilat. Taškentissa on jo rakennettu kokeellinen aurinkoenergialaitos, jossa on halkaisijaltaan 10 m peili, joka tuottaa jäätä ja suolatonta vettä. Lisäksi Armenian Araratin laaksoon suunnitellaan suurta aurinkolämpövoimalaitosta. Höyryturbiiniin yhdistetty höyrykattila, joka on sijoitettu ympyrän keskelle 40 metrin torniin, lämmittää samankeskisesti sijaitsevien peilien ryhmästä heijastuvia auringonvalosäteitä. Peilit on asennettu erityisiin vaunuihin, jotka seuraavat automaattisesti Auringon liikettä.
Valtava tulevaisuus ennustetaan äskettäin kehitetylle uudelle menetelmälle, jolla auringon lämpö ja valo muunnetaan suoraan sähköksi käyttämällä puolijohteita lämpösähkögeneraattoreissa.
Tuulienergiaa hyödynnetään myös uudella tavalla. Se on epävakaa, ja sitä on vaikea alistaa ihmisten tarpeisiin. Mutta Neuvostoliiton tuulivoimainsinöörit etsivät jatkuvasti menetelmiä tämän energian "tasoittamiseksi". Yksi mahdollisista tavoista kerätä tuulienergiaa on veden elektrolyyttinen hajottaminen hapeksi ja vedyksi ja sitten niiden yhdistäminen (kun tuulta ei ole).
Neuvostoenergia on alkamassa hyödyntää maan syvää vulkaanista lämpöä. Tällaisia mahdollisuuksia on Kamtšatkassa, Kuriilisaarilla, Kaukasuksella ja Keski-Aasiassa.
Maailmanlaajuinen teknologia ratkaisee myös meriveden käytön ongelman. Kaikki suunnittelijoiden tähän mennessä ehdottamat vuorovesivesivoimalaitokset olisivat erittäin kalliita eivätkä tarjoa luotettavaa virtalähdettä. Samaan aikaan aaltojen ja virtausten kokonaisteho Maan päällä saavuttaa 7 10 16 kW.
Tulevaisuuden tekniikka kääntyy todennäköisesti sellaiseen reserviin kuin pienet lämpötilaerot luonnossa. Loppujen lopuksi mahdollisuudet saada energiaa valtamerten syvyyksissä olevan veden ja ulkoilman lämpötilaerosta esimerkiksi arktisella alueella ja Etelämantereella ovat erittäin suuret.
Ei ole kaukana aika, jolloin ydinenergia tarjoaa meille upean runsauden sähköä. Maassamme voimakas ydinvoimaloita, uusia suuria ydinvoimaloita suunnitellaan ja rakennetaan. Niitä esiintyy pääasiassa alueilla, jotka ovat kaukana fossiilisten polttoaineiden esiintymistä ja suurista joista. Pysähtyykö energiateollisuus tähän vaiheeseen?
Lämpöydinvoimaloiden käyttöön perustuvan uuden teknologian kynnys on jo sarastamassa.
Polttoaine niille on raskasta ja sitten mahdollisesti tavallista vetyä. Tällaisten voimalaitosten tuottavuutta on jopa vaikea kuvitella. Kun juomme vettä lasista, meillä ei ole aavistustakaan, että se sisältää valtavan määrän energiaa.
Kun lämpöydinvoimalat ilmestyvät, energian runsaus mahdollistaa kaikkien tuotantoprosessien sähköistämisen ja täysin automatisoinnin.
Energian laaja kehitys antaa meille mahdollisuuden nostaa esiin kysymyksen suuresta muutostyöstä maassamme. Ne ovat niin mahtavia, että ne saavat väistämättä kansainvälistä merkitystä. Ihmiset ovat haaveilleet tällaisista työpaikoista pitkään. Nyt esimerkiksi vain noin 2% kaikista aavikot pinta-alasta on kasteltu. Vain 2 % kaikesta maasta on viljelykasvien ja istutusten käytössä. Mikä jättimäisen työn ala tulevaisuudessa!
Laajat kansainväliset vesihuoltojärjestelmät auttavat poistamaan veden nälän ikuisiksi ajoiksi tietyillä alueilla maapallolla ja poistamaan aavikon keltaiset täplät planeettamme pinnalta.
Tässäkin tarvitaan suuria muutoksia. Katso fyysinen kortti Neuvostoliitto. Kaksi jättimäistä vihreää täplää kiinnittävät huomiota: Länsi-Siperian alamaa ja Aral-Kaspian lama. Nämä ovat tärkeitä leipäkoreja maallemme tulevaisuudessa. Ne voivat tuottaa enemmän ruokaa kuin Yhdysvallat tällä hetkellä tuottaa. Tieteellinen ajattelu pyrkii poistamaan suuren Obin tasangon liiallisen kosteuden, kuinka parhaiten ohjata Siperian veden elävöittävä virta maamme kireisiin aavikoihin.
Maan eurooppalaisen osan keski- ja eteläosat tarvitsevat yhä enemmän makeaa vettä. Vedestä on tulossa teollisuuden ja kaupunkien sijainnin tärkein edellytys, ihmisten elämän ja terveyden perusta.
On jo kehitetty projekti veden siirtämiseksi pohjoisista joista - Petšorasta, Pohjois-Dvinasta, Mezenistä - ja niiden sivujoista Volgan, Dneprin ja Donin uomiin. Ehdotetaan ajatusta veden sieppaamisesta Tonavan, Dneprin, Dnesterin, Donin ja Kubanin alajuoksulla eteläisten alueiden kasteluun ja vesihuoltoon. Nämä valtavat teokset liittyvät Mustanmeren vesien lämmittämiseen ja virkistykseen, Kaukasuksen ja Krimin subtrooppisen vyöhykkeen laajentamiseen.
Jokemme kuljettavat valtavasti energiaa - ne voivat tuottaa lähes 3 tuhatta miljardia kWh vuodessa! Maamme on jo ottamassa käyttöön tehokkaita vesivoimaloita, jotka ylittävät kapitalististen maiden suurimpia vesivoimaloita.
Rakentamalla vesivoimaloiden kaskadeja luomme maahan yhtenäisen vesihuoltojärjestelmän, joka yhdistää kaikki joet, kaikki 14 maatamme pesevää merta ja kolme valtamerta - arktisen, Tyynenmeren ja Atlantin.
Kiinassa tehdään paljon hydraulista rakentamista. Joella on suunnitteilla rakentaminen. Jangtse Sanxian vesivoimala ennennäkemättömällä teholla - 20-25 miljoonaa kW. Ensimmäistä kertaa asennetaan vesivoimaloita, joista kukin on 1 miljoona kW.
Monet valtiot tarvitsevat nyt todella koordinoituja järjestelmiä yksittäisten jokien kansainväliseen integroituun käyttöön. Ensimmäiset merkit tällaisesta kansainvälisestä yhteistyöstä ovat Neuvostoliiton ja Kiinan vesivoimainsinöörien suuri työ Amurin käytössä, työ rajajokien käytössä Mongolian, Afganistanin, Iranin, Norjan ja Suomen kanssa. Suoraa Dnepri-Elbe-vesiväylää kehitetään - ensimmäinen linkki mahdolliseen vesi-energiajärjestelmään Itä- ja Länsi-Euroopassa. Neuvostoliiton vesivoimainsinöörit osallistuvat joen korkean Aswanin padon rakentamiseen. Niili Egyptissä.
Luonnolliset olosuhteet ja luonnonvarat jakautuvat maapallolla epätasaisesti.
Esimerkiksi Neuvostoliiton Aasian puolelle tärkeimmät luonnonvaramme ovat keskittyneet. Siellä on suurimmat joet, maailman metsävarannot, upeita rauta-, ei-rauta- ja harvinaisten metallien aarteita sekä paljon käyttämätöntä viljelymaata. Siksi maamme idän ja lännen välisiä liikenne- ja energiayhteyksiä on tulevaisuudessa rakennettava uudelleen. Lisäksi Eurooppa Luonnonvarat jotka ovat rajallisia, kehittyvät rauhanomaisen rinnakkaiselon olosuhteissa, kääntyvät halvan energian, polttoaineen, puun, ruoan ja erilaisten raaka-aineiden jättimäisiin itäisiin tukikohtiin.
Hyvin tärkeä tulee olemaan kansainvälistä pääputkistotöljy, kaasu, nestemäinen ammoniakki - tärkeimmät keinot lisätä maaperän hedelmällisyyttä.
Selkeinä päivinä Amerikan rannikko näkyy Dezhnevin niemeltä. Beringin salmi on ainoa mahdollinen maayhteys Aasian ja Amerikan välillä. Big Never -aseman ja Yhdysvaltojen rautatieverkoston välinen etäisyys Beringin salmen yli olisi 7 200 km eli lähes puolitoista kertaa lyhyempi kuin reitti Tyynenmeren yli. Neuvostoliiton ja USA:n välinen maareitti olisi pysyvyys, luotettavuus ja taloudellinen kannattavuus. Siinä on oltava tehokkaat suurnopeusveturit ja suuret vaunut. Yli 300 km/h nopeuksilla tällaiset pikajunat kattaisivat matkan Siperian rautatieltä Yhdysvaltain rautatieverkkoon lähes 30 tunnissa.
Uusi, noin 4000 km pituinen tie (meidän puolellamme) loisi luotettavan yhteyden Neuvostoliiton koillisosan valtaviin alueisiin niiden ehtymättömillä luonnonvaroilla.
Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen välinen reitti voi olla melkein yhtä pitkä kuin Siperian rautatie. Sen pituus Tšeljabinskista Vladivostokiin on 7400 km, ja se rakennettiin 15 vuodessa (1891 - 1905).
Yksi valtio rakensi Siperian tien. Ja uusi tie on mannertenvälinen rakenne, jonka kaksi maata voivat rakentaa yhteistyön ja rauhan olosuhteissa.
Monissa maissa ympäri maailmaa miljoonat ihmiset ovat kiinnostuneita kansainvälisesti merkittävistä suunnitteluprojekteista.
Jo nyt ihminen yrittää keinotekoisesti toistaa sellaisia titaanisia ilmiöitä kuin merivirrat. Unelmat maapallon pohjoisen pallonpuoliskon ilmaston muuttamisesta eivät ole enää unelmia, eivät linnoja ilmassa. Tutkijat ja insinöörit työskentelevät tämän ongelman parissa. Tiede ottaa ensimmäisen askeleen kohti maapallon lämmön organisoitua uudelleenjakoa.
Ja niin syntyi ajatus sulkea Beringin salmi jättimäisellä siltapadolla. Padon runkoon asennetaan tuhansia potkuripumppuja. Ne saavat voimansa tehokkaista ydinvoimaloista.
Pumput synnyttäisivät lämpimän virran Tyyneltä valtamereltä Atlantille, mikä voisi pehmentää Siperian ja Pohjois-Amerikan ilmastoa.
Golfvirta ja sen pohjoiset jatkeet kantavat mukanaan paljon lisää lämpöä kuin Kuro-Sio. Atlantin vedet on ohjattava napa-altaan ja Beringin salmen kautta Tyynellemerelle. Beringin padon pumppujen ei pitäisi ajaa vettä Tyyneltämereltä Jäämerelle, vaan päinvastoin. Lämpimien Atlantin vesien massojen läpikulku arktisen alueen läpi rakentaa uudelleen lämpimien ja kylmien virtausten järjestelmän pohjoisella pallonpuoliskolla.
Energiatyöntekijöiden mielikuvitus kuvittelee jo keinotekoista Golfvirtaa, joka sulattaa vuosisatoja vanhaa jäätä, heikentää kylmiä virtauksia ja muuttaa Neuvostoliiton ja USA:n pohjoiset alueet laajoiksi kukoistaviksi elämän alueiksi. Kansainvälisten tutkijoiden ja insinööriryhmien on työskenneltävä tämän suuren ongelman parissa.
Olemme yrittäneet antaa yleiskuvan tulevaisuuden energiasta ja sen avulla mahdollisesti tehtävästä muutostyöstä. Mutta tulevaisuuden tuomiseksi lähemmäksi tarvitaan paljon käytännön työtä maan kansantalouden kehittämissuunnitelman tehtävien täyttämiseksi.
Vaihtovirta ja sen käyttö lääketieteessä.
1. Vaihtovirta, sen tyypit ja pääominaisuudet.
Vaihtovirta on virta, jonka suunta ja numeroarvo muuttuvat ajan myötä (vaihtovirta).
Huomautus: nykyisen käyrän muotoa, taajuutta ja sen muutoksen kestoa ei ole määritelty.
Käytännössä vaihtovirta tarkoittaa useimmiten jaksollista vaihtovirtaa.
Vaihtovirran fyysinen olemus tiivistyy sähkövarausten värähtelyihin väliaineessa (johteessa tai dielektrisessä).
Virtatyypit:
1.Johtovirta.
2. Bias-virta.
Johtovirta- Tämä on virta, joka aiheutuu väliaineessa olevien elektronien ja ionien värähtelyistä.
Bias-virta- tämä on virta, joka aiheutuu sähkövarausten siirtymisestä "johtimen ja dielektrisen" rajalla (esimerkiksi virta kondensaattorin läpi).
Siirtymävirta liittyy sähkökentän ajan muutokseen johtimen ja dielektrisen rajapinnassa, ja sillä on seuraavat ominaisuudet:
- Siirtymävirran amplitudi ja sen suunta ovat samassa vaiheessa johtamisvirran amplitudi kanssa.
- Sen arvo on aina yhtä suuri kuin johtavuusvirta.
Erityinen siirtymävirran tapaus on polarisaatiovirta. Polarisaatiovirta on syrjäytysvirta, joka ei ole tyhjiössä, vaan materiaalisessa dielektrisessä väliaineessa.
Siirtymä- ja polarisaatiovirtojen summa on kokonaisesijännitevirta.
Lääketieteellisessä käytännössä käytetään seuraavan tyyppisiä virtoja virtakäyrän muodon mukaan:
- Neula-eksponentiaalinen
Yksinkertaisin on jaksollinen sinivirta. Se on helppo kuvata matemaattisesti ja graafisesti, sen muoto ei vääristy sähköpiireissä, joissa on R-, C-, L-elementtejä.
Vaihtovirran perusominaisuudet.
1.Kausi- yhden virran suunnanmuutosjakson aika ja numeerinen arvo (,).
2.Taajuus on virran muutosjaksojen lukumäärä aikayksikköä kohti.
n =1/T (jakson s -1 käänteisluku, Hz)
3.Pyöreä taajuus(, 2/T radiaania/s)
4.Vaihe() on suure, joka määrittää virran ja jännitteen suhteen sähköpiirissä ajan kuluessa.
5.Hetkellinen virta ja jännite- näiden määrien arvo tiettynä ajankohtana (,).
6.Virran ja jännitteen amplitudiarvo on näiden määrien maksimiarvo (,) puolijakson aikana.
7.Virran ja jännitteen RMS (rms, efektiivinen) arvo- laskettu positiiviseksi Neliöjuuri jännitteen tai virran neliön keskiarvosta kaavojen mukaan.
Keskiarvo (U keskiarvo) jaksolle (vakiokomponentti) on hetkellisten virran tai jännitearvojen aritmeettinen keskiarvo ajanjaksolta.
Käytännössä neliön keskiarvo määräytyy efektiivisen (rms) arvon perusteella. (I cp, U cp), joka sinivirralle lasketaan kaavoilla:
Ieff = I = 0,707 I m
Ueff = U = 0,707 U m
Joissakin tapauksissa sähkövirran lääketieteellisessä käytössä on otettava huomioon muut ominaisuudet (esimerkiksi amplitudikerroin Ka ja muotokerroin K f).
Käytännössä seuraavat ominaisuuksien yhdistämiskaavat ovat tärkeitä:
i(u) ≤I m (U m)
I eff = I = I m /Ö2 = 0,707 I m I m = 1,41 I eff
U eff = U = U m /Ö2 = 0,707 U m U m = 1,41 U eff
2. AC-piirit aktiivisella resistanssilla, induktanssilla, kapasitanssilla ja niiden ominaisuuksilla.
Virtapiiri- tämä on todellinen tai ajateltavissa oleva fyysisten elementtien joukko, jotka välittävät sähköenergiaa avaruuden pisteestä toiseen.
Sähköpiirien fyysisiä elementtejä ovat johtimet, vastukset, kondensaattorit ja induktorit. Piirin elementit ovat myös sen kytkennän elementtejä, ja lisäksi ne toteuttavat vastaavat resistanssin, kapasitanssin ja induktanssin ominaisuudet.
Sähköpiirien tyypit:
1. Yksinkertainen.
2. Monimutkainen.
Yksinkertaiset ketjut sisältävät vain yksittäisiä R-, C-, L-elementtejä, kun taas monimutkaisissa ketjuissa niitä on eri määrinä ja yhdistelminä.
Sähköpiirin elementtien yhteinen piirre on, että vaihtovirran kulkiessa ne osoittavat vastusta, jota kutsutaan aktiiviseksi (R), induktiiviseksi (X l), kapasitiiviseksi (X c).
Yksinkertaisten ihanteellisten ketjujen ominaisuudet.
Virtageneraattorista ja ideaalisesta vastuksesta koostuvaa piiriä kutsutaan yksinkertaiseksi piiriksi, jossa on aktiivinen vastus.
Edellytys ketjun ihanteellisuudelle:
- Aktiivinen vastus ei ole nolla,
- sen induktanssi ja kapasitanssi ovat nolla.
Ominaisuudet:
1. Ohmin lakia noudatetaan virran ja jännitteen hetkellisille, amplitudi- ja neliökeskiarvoille.
2. Aktiivinen vastus ei riipu taajuudesta (emme ota huomioon pinnan "ihovaikutusta")
3. Virran ja jännitteen välillä ei ole vaihesiirtoa ().
Tämä tarkoittaa, että virta ja jännite kulkevat samanaikaisesti maksimi- (amplitudi) ja nolla-arvonsa läpi.
4. Energiahäviö tapahtuu elementissä lämmön vapautumisen muodossa.
Piiri induktanssilla- tämä on sähköpiiri, joka koostuu vaihtovirtageneraattorista ja ihanteellisesta L - elementistä - induktorista.
Ihanteellisen ketjun ehdot:
- Kelan induktanssi ei ole nolla
- Sen kapasitanssi ja resistanssi ovat nolla.
Ketjun ominaisuudet:
1. Ohmin lakia noudatetaan.
2.- elementti tarjoaa vaihtovirtaresistanssin, jota kutsutaan induktiiviseksi. Se on nimetty ja kasvaa lineaarisesti taajuuden kasvaessa kaavan mukaan:
3. Piirissä on vaihesiirto jännitteen ja virran välillä: se on vaiheessa edellä kulman /2
4. Induktiivinen reaktanssi ei kuluta energiaa, koska se varastoidaan kelan magneettikenttään ja vapautetaan sitten virtapiiri. Siksi induktiivista reaktanssia kutsutaan näennäiseksi tai kuvitteelliseksi.
Ketju astialla on sähköpiiri, joka koostuu vaihtovirtageneraattorista ja ihanteellisesta C-elementistä - kondensaattorista.
Ihanteellisen ketjun ehdot:
- Kondensaattorin kapasitanssi ei ole nolla, mutta sen aktiivinen resistanssi ja induktanssi ovat nolla. C 1 0, R C = 0, L C = 0.
Ketjun ominaisuudet kapasiteetilla:
1. Ohmin lakia noudatetaan.
2. Kapasitanssi tarjoaa vaihtovirtaresistanssin, jota kutsutaan kapasitiiviseksi. Se on merkitty X s:llä, eikä se pienene lineaarisesti taajuuden kasvaessa.
3. Piirissä on vaihesiirto jännitteen ja virran välillä: se jää vaiheeseen kulman /2
4. Kapasitanssi ei kuluta energiaa, koska se varastoidaan kondensaattorin sähkökenttään ja vapautetaan sitten sähköpiiriin. Siksi kapasitanssia kutsutaan näennäiseksi tai kuvitteelliseksi.
3. Täydellinen vaihtovirtapiiri ja sen tyypit. Impedanssi ja sen kaava. Elävän kudoksen impedanssin ominaisuudet.
Täydellinen vaihtovirtapiiri on piiri, joka koostuu generaattorista sekä R-, C- ja L-elementeistä eri yhdistelminä ja määrinä.
Sähköpiireissä tapahtuvien prosessien analysointiin käytetään täydellisiä sarja- ja rinnakkaispiirejä.
Sarjapiiri on piiri, jossa kaikki elementit voidaan kytkeä sarjaan peräkkäin.
Rinnakkaispiirissä R-, C-, L-elementit on kytketty rinnan.
Täysi piirin ominaisuudet:
1. Ohmin lakia noudatetaan
2. Koko piiri tarjoaa vastuksen vaihtovirralle. Tätä vastusta kutsutaan totaaliseksi (imaginaariksi, näennäiseksi) tai impedanssiksi.
3. Impedanssi riippuu piirin kaikkien elementtien resistanssista, sitä ei nimetä ja lasketa yksinkertaisella, vaan geometrisella (vektori) summauksella. Sarjakytketyille elementeille impedanssikaavalla on seuraava merkitys:
Z on sarjapiirin impedanssi,
R - aktiivinen vastus,
X L - induktiivinen ja X C - kapasitiivinen reaktanssi,
L - kelan induktanssi (Henry),
C on kondensaattorin (farad) kapasitanssi.
Koska kapasitiiviset ja induktiiviset reaktanssit antavat jännitteelle vaihesiirron vastakkaiseen suuntaan, on mahdollista, että X L = X C . Tässä tapauksessa moduulien algebrallinen summa on yhtä suuri kuin nolla ja impedanssi on pienin.
Tilannetta, jossa vaihtovirtapiirin kapasitiivinen reaktanssi on yhtä suuri kuin induktiivinen reaktanssi, kutsutaan jänniteresonanssiksi. Taajuutta, jolla X L = X C kutsutaan resonanssitaajuudeksi. Tämä taajuus n p voidaan määrittää käyttämällä Thomsonin kaavaa:
4. Elävän kudoksen impedanssin ja sen vastineen ominaisuudet sähkökaavio.
Kun virta kulkee elävän kudoksen läpi, sitä voidaan pitää sähköpiirinä, joka koostuu tietyistä elementeistä.
On kokeellisesti osoitettu, että tällä piirillä on aktiivisen resistanssin ja kapasitanssin ominaisuudet. Tästä on osoituksena lämmön vapautuminen ja kudosimpedanssin väheneminen taajuuden lisääntyessä. Elävän kudoksen induktiivisia ominaisuuksia ei käytännössä voida havaita. Siten elävä kudos on monimutkainen, mutta ei täydellinen sähköpiiri.
Elävän kudoksen impedanssi voidaan ottaa huomioon sekä sen elementtien sarja- että rinnakkaiskytkennässä.
Sarjakytkennässä elementtien läpi kulkevat virrat ovat yhtä suuret, syötetty kokonaisjännite on R- ja C-elementtien jännitteiden vektorisumma ja sarjapiirin impedanssikaava on:
Z_ on sarjapiirin impedanssi,
R on sen aktiivinen vastus,
X C - kapasitanssi.
Rinnakkaisliitännällä R- ja C-elementtien jännitteet ovat yhtä suuret, kokonaisvirta on kunkin elementin virtojen vektorisumma ja impedanssikaava on seuraava:
Teoreettiset kaavat elävän kudoksen impedanssille sen elementtien rinnakkais- ja sarjakytkennällä eroavat kokeellisista seuraavasti:
1. Sarjakytkentäpiirin kanssa käytännön tiedot antavat suuria poikkeamia matalilla taajuuksilla.
2. Rinnakkaispiirissä nämä mittaukset näyttävät lopullisen arvon, vaikka teoriassa sen pitäisi pyrkiä nollaan.
Elävän kudoksen vastaava sähköinen piiri - esim Tämä on ehdollinen malli, joka luonnehtii elävää kudosta likimäärin vaihtovirtajohtimeksi.
Kaavion avulla voimme arvioida:
1. Mitä sähköelementtejä kankaassa on?
2. Kuinka nämä elementit liittyvät toisiinsa.
3. Miten kudoksen ominaisuudet muuttuvat virran taajuuden muuttuessa.
Järjestelmä perustuu kolmeen ehtoon:
1. Solunulkoinen ympäristö ja solun sisältö ovat ionijohtimia, joilla on ympäristön aktiivinen resistanssi cf ja solun k.
2. Solukalvo on dielektrinen, mutta ei ihanteellinen, mutta jolla on alhainen ionijohtavuus, ja sen seurauksena kalvon resistanssi m.
3. Solunulkoinen ympäristö ja solun sisältö kalvolla erotettuna ovat tietyn kapasiteetin (0,1 - 3,0 μF/cm2) Cm kondensaattoreita.
Jos otamme elävän kudoksen malliksi nestemäisen kudosväliaineen - vain punasoluja sisältävän veren, niin vastaavaa piiriä laadittaessa on otettava huomioon sähkövirran reitit.
1. Solun ohittaminen solunulkoisen ympäristön läpi.
2. Häkin läpi.
Polkua solun ympäri edustaa vain väliaineen Rav vastus.
Polku solun läpi kulkee solusisällön Rk resistanssin sekä kalvon resistanssin ja kapasitanssin mukaan Rm, katso.
Jos korvaamme sähköiset ominaisuudet vastaavilla merkinnöillä, saadaan vastaavat virtapiirit, joiden tarkkuus vaihtelee:
Fricke-kaavio (ionijohtavuus ei
otettu huomioon).
Schwan-kaavio (ionijohtavuus otetaan huomioon kalvoresistanssina)
Kaavion symbolit:
Rcp - soluympäristön aktiivinen vastustuskyky
Rk - solusisällön vastustuskyky
Cm - kalvon kapasiteetti
Rm - kalvovastus.
Piirin analyysi osoittaa, että virtataajuuden kasvaessa solukalvojen johtavuus kasvaa ja kudosympäristön kokonaisresistanssi pienenee, mikä vastaa käytännössä suoritettuja mittauksia.
5. Elävä kudos vaihtosähkövirran johtimena. Sähkönjohtavuuden dispersio ja sen kvantitatiivinen arviointi.
Seuraavat elävän kudoksen ominaisuudet vaihtovirran johtimena on kokeellisesti vahvistettu:
1. Elävän kudoksen vastus vaihtovirralle on pienempi kuin tasavirralle.
2. Kankaan sähköiset ominaisuudet riippuvat sekä sen tyypistä että virran taajuudesta.
3. Taajuuden kasvaessa elävän kudoksen kokonaisresistanssi pienenee epälineaarisesti tiettyyn arvoon ja pysyy sitten lähes vakiona (enimmäkseen yli 10 6 Hz taajuuksilla)
4. Tietyllä taajuudella impedanssi riippuu myös fysiologisesta tilasta (veren saannista), jota käytännössä käytetään. Sähkövastuksen mittaukseen perustuvaa perifeerisen verenkierron tutkimusta kutsutaan reografiaksi (impedanssipletysmografia).
5. Kun elävä kudos kuolee, sen vastus pienenee eikä riipu taajuudesta.
6. Kun vaihtovirta kulkee elävän kudoksen läpi, havaitaan ilmiö, jota kutsutaan sähkönjohtavuuden dispersioksi.
Sähkönjohtavuuden dispersio on ilmiö elävän kudoksen kokonais(ominais)resistanssin riippuvuudesta vaihtovirran taajuudesta.
Tällaisen riippuvuuden kuvaajia kutsutaan dispersiokäyriksi. Dispersiokäyrät piirretään suorakaiteen muotoiseen koordinaattijärjestelmään, jossa kokonaisarvo (Z) tai resistiivisyys on piirretty pystysuoraan ja taajuus logaritmisella asteikolla (Lg n) on piirretty vaakasuoraan.
Käyrän muodon taajuusriippuvuudet eri kudoksille ovat samanlaisia, mutta eroavat vastusarvoltaan.
On olemassa useita taajuusalueita, joilla dispersio on erityisen voimakasta. Yksi niistä vastaa väliä 10 2 -10 6 Hz
Dispersion ominaisuudet:
1. Vain eläville kudoksille ominaista.
2. Selvempi taajuuksilla 1 MHz asti.
3. Käytännössä sitä käytetään kudosten fysiologisen tilan ja elinkyvyn arvioimiseen.
Dispersion kvantitatiivinen arviointi suoritetaan käyttämällä dispersiokerrointa (K).
Dispersiokerroin on dimensioton suure, joka on yhtä suuri kuin matalataajuisen (10 2) impedanssin (tai ominaisimpedanssin) suhde korkeataajuiseen (10 6 Hz).
Z 1 - impedanssi taajuudella 10 2 Hz
Z 2 - impedanssi taajuudella 10 6 Hz
r 1, r 2 - ominaisvastus näillä taajuuksilla
Dispersiokertoimen arvo riippuu kudoksen tyypistä, sen fysiologisesta tilasta ja eläimen kehityksen evoluutiovaiheesta. Esimerkiksi eläimen maksalla K = 9 -10 yksikköä ja sammakon maksalla 2 -3 yksikköä. Kun kudos kuolee, dispersiokerroin pyrkii yhtenäiseksi.
Dispersioilmiö liittyy polarisaation esiintymiseen elävissä kudoksissa, jolla on vähemmän vaikutusta kokonaisresistanssiin lisääntyvän tiheyden myötä. Siksi dispersiokerrointa kutsutaan usein polarisaatiokertoimeksi.
Taajuusriippuvuuksien lisäksi elävissä kudoksissa esiintyy vaihesiirtoja virran ja jännitteen välillä, jotka myös, mutta vähäisemmässä määrin, riippuvat taajuudesta.
Vaihesiirtymät vähenevät myös kudosten kuollessa ja niitä voidaan jatkossa käyttää käytännön tarkoituksiin.
