Электрическая энергия системы. Энергетическая система (энергосистема). Электроэнергетическая (электрическая) система. Электрическая энергия системы зарядов

Область экономики, которая охватывает ресурсы, добычу, преобразование и использование различных видов энергии.

Энергетику можно представить следующими взаимосвязанными блоками:

1. Природные энергетические ресурсы и добывающие предприятия;

2. Перерабатывающие предприятия и транспортировка готового топлива;

3. Выработка и передача электрической и тепловой энергии;

4. Потребители энергии, сырья и продукции.

Краткое содержание блоков:

1) Природные ресурсы делятся на:

возобновляемые (солнце, биомасса, гидроресурсы);

не возобновляемые (уголь, нефть);

2) Добывающие предприятия (шахты, рудники, газовые вышки);

3) Топливно-перерабатывающие предприятия (обогащение, перегонка, очистка топлива);

4) Транспортировка топлива (железная дорога, танкеры);

5) Выработка электрической и тепловой энергии (ТЭЦ, АЭС, ГЭС);

6) Передача электрической и тепловой энергии (электрические сети, рубопроводы);

7) Потребители энергии, тепла (силовые и промышленные процессы, отопление).

Часть энергетики, занятая проблемами получения больших количеств электроэнергии, передача ее на расстояние и распределение между потребителями, развитие ее идет за счет электроэнергетических систем.

Это совокупность взаимосвязанных электрических станций, электрических и тепловых систем, а также потребителей электрической и тепловой энергии, объединяющиеся единством процесса производства, передачи и потребления электроэнергии.

Электроэнергетическая система: ТЭЦ - теплоэлектроцентраль, АЭС - атомная электростанция, КЭС - конденсационная электростанция, 1-6 - потребители электроэнергии ТЭЦ

Схема тепловой конденсационной электростанции

Электрическая система (электросистема, ЭС) - электрическая часть электроэнергетической системы.

Схема приведена в однолинейном изображении, т. е. под одной линией имеются в виду три фазы.

Технологический процесс в энергосистеме

Технологический процесс – это процесс преобразования первичного энергетического ресурса (органического топлива, гидроэнергии, ядерного топлива) в конечную продукцию (электрическую энергию, тепловую энергию). Параметры и показатели технологического процесса определяют эффективность производства.

Схематично технологический процесс показан на рисунке, откуда видно, что имеется несколько этапов преобразования энергии.

Схема технологического процесса в энергосистеме: К – котел, Т – турбина, Г – генератор, Т – трансформатор, ЛЭП – линии электропередачи

В котле К энергия горения топлива преобразуется в тепловую. Котел – это парогенератор. В турбине тепловая энергия преобразуется в механическую. В генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую. Напряжение электрической энергии в процессе ее передачи по ЛЭП от станции к потребителю трансформируется, что обеспечивает экономичность передачи.

Эффективность технологического процесса зависит от всех этих звеньев. Следовательно, имеется комплекс режимных задач, связанных с работой котлов, турбин ТЭС, турбин ГЭС, ядерных реакторов, электрического оборудования (генераторов, трансформаторов, ЛЭП и др.). Необходимо выбирать состав работающего оборудования, режим его загрузки и использования, соблюдать все ограничения.

Электроустановка - установка в которой производится, образуется или потребляется, распределяется электроэнергия. Может быть: открытая или закрытая (в помещении).

Электрическая станция - сложный технологический комплекс на котором энергия природного источника преобразуется в энергию электрического тока или тепла.

Необходимо отметить, что электростанции (особенно тепловые, работающие на угле) являются основными источниками загрязнения окружающей среды энергетикой.

Электроподстанция - электроустановка, предназначенная для преобразования электроэнергии одного напряжения в другую при той же частоте.

Электропередача (ЛЭП) - сооружение состоят из повышенных подстанций ЛЭП и понизительных подстанций (система проводов, кабелей, опор), предназначенных для передачи электроэнергии от источника к потребителю.

Электрические сети - совокупность ЛЭП и подстанций, т.е. устройства, соединяющие источник питания с .

· Потенциал электрического поля есть величина, равная отношению потенциальной энергии точечного положительного заряда, помещенную в данную точку поля, к этому заряду

или потенциал электрического поля есть величина, равная отношению работы сил поля по перемещению точечного положительного заряда из данной точки поля в бесконечность к этому заряду:

Потенциал электрического поля в бесконечности условно принят равным нулю.

Отметим, что при перемещении заряда в электрическом поле работа A в.с внешних сил равна по модулю работе A с.п сил поля и противоположна ей по знаку:

A в.с = – A с.п.

· Потенциал электрического поля, создаваемый точечным зарядом Q на расстоянии r от заряда,

· Потенциал электрического поля, создаваемого металлической, несущей заряд Q сферой радиусом R , на расстоянии r от центра сферы:

внутри сферы (r <R) ;

на поверхности сферы (r =R) ;

вне сферы (r>R) .

Во всех приведенных для потенциала заряженной сферы формулах e есть диэлектрическая проницаемость однородного безграничного диэлектрика, окружающего сферу.

· Потенциал электрического поля, созданного системой п точечных зарядов, в данной точке в соответствии с принципом суперпозиции электрических полей равен алгебраическойсуммепотенциалов j 1 , j 2 , ... , j n , создаваемых отдельными точечными зарядами Q 1 , Q 2 , ..., Q n :

· Энергия W взаимодействия системы точечных зарядов Q 1 , Q 2 , ..., Q n определяется работой, которую эта система зарядов может совершить при удаленииих относительно друг друга в бесконечность, и выражается формулой

где - потенциал поля, создаваемого всеми п– 1 зарядами (за исключением i -го) в точке, где расположен заряд Q i .

· Потенциал связан с напряженностью электрического поля соотношением

В случае электрического поля, обладающего сферической симметрией, эта связь выражается формулой

или в скалярной форме

а в случае однородного поля, т. е. поля, напряженность которого в каждой точке его одинакова как по модулю, так и по направлению

где j 1 и j 2 - потенциалы точек двух эквипотенциальных поверхностей; d – расстояние между этими поверхностями вдоль электрической силовой линии.

· Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении точечного заряда Q из одной точки поля, имеющей потенциал j 1 , в другую, имеющую потенциал j 2

A =Q ∙ (j 1 – j 2 ), или

где E l - проекция вектора напряженности на направление перемещения; dl - перемещение.

В случае однородного поля последняя формула принимает вид

A=Q∙E∙l∙cosa ,

где l - перемещение; a - угол между направлениями вектора и перемещения .

Диполь есть система двух точечных электрических зарядов равных по размеру и противоположных по знаку, расстояние l между которыми значительно меньше расстояния r от центра диполя до точек наблюдения.

Вектор проведенный от отрицательного заряда диполя к его положительному заряду, называется плечом диполя.

Произведение заряда |Q | диполя на его плечо называется электрическим моментом диполя:

· Напряженность поля диполя

где р - электрический момент диполя; r - модуль радиуса-вектора, проведенного от центра диполя к точке, напряженность поля в которой нас интересует; α- угол между радиусом-вектором и плечом диполя.

· Потенциал поля диполя

· Механический момент, действующий на диполь с электрическим моментом , помещенный в однородное электрическое поле с напряженностью

илиM=p∙E∙ sin ,

где α- угол между направлениями векторов и .

В неоднородном электрическом поле кроме механического момента (пары сил) на диполь действует еще некоторая сила. В случае поля, обладающего симметрией относительно оси х ,сила выражается соотношением

где - частная производная напряженности поля, характеризующая степень неоднородности поля в направлении оси х.

При сила F х положительна. Это значит, что под действием ее диполь втягивается в область сильного поля.

Потенциальная энергия диполя в электрическом поле

Энергетический подход к взаимодействию. Энергетический подход к взаимодействию электрических зарядов является, как мы увидим, весьма плодотворным по своим практическим применениям, а кроме того, открывает возможность по-иному взглянуть и на само электрическое поле как физическую реальность.

Прежде всего мы выясним, как можно прийти к понятию о энергии взаимодействия системы зарядов.

1. Сначала рассмотрим систему из двух точечных зарядов 1 и 2. Найдем алгебраическую сумму элементарных работ сил F, и F2, с которыми эти заряды взаимодействуют. Пусть в 1гекоторой К-системе отсчета за время cU заряды совершили перемещения dl, и dl 2. Тогда соответствующая работа этих сил

6Л, 2 = F, dl, + F2 dl2.

Учитывая, что F2 = - F, (по третьему закону Ньютона) , перепишем предыдущее выражение: Mlj, = F,(dl1-dy.

Величина в скобках - это перемещение заряда 1 относительно заряда 2. Точнее, это есть перемещение заряда/в /("-системе отсчета, жестко связанной с зарядом 2 и перемещающейся вместе с ним поступательно по отношению к исходной /(-системе. Действительно, перемещение dl, заряда 1 в /(-системе может быть представлено как перемещение dl2 /("-системы плюс перемещение dl, заряда / относительно этой /("-системы: dl, = dl2+dl,. Отсюда dl, - dl2 = dl", и

Итак, оказывается, что сумма элементарных работ в произвольной /(-системе отсчета всегда равна элементарной работе, которую совершает сила, действующая на один заряд, в системе отсчета, где другой заряд покоится. Иначе говоря, работа 6Л12 не зависит от выбора исходной /(-системы отсчета.

Сила F„ действующая на заряд / со стороны заряда 2, консервативная (как сила центральная). Поэтому работа данной силы на перемещении dl, может быть представлена как убыль потенциальной энергии заряда 1 в поле заряда 2 или как убыль потенциальной энергии взаимодействия рассматриваемой пары зарядов:

где 2 - величина, зависящая только от расстояния между этими зарядами.

2. Теперь перейдем к системе из т р е х точечных зарядов (полученный для этого случая результат легко будет обобщить на систему из произвольного числа зарядов). Работа, которую совершают все силы взаимодействия при элементарных перемещениях всех зарядов, может быть представлена как сумма работ всех трех пар взаимодействий, т. е. 6Л = 6Л (2 + 6Л, 3 + 6Л 2 3. Но для каждой пары взаимодействий, как только что было показано, 6Л ik = - d Wik, поэтому

где W - энергия взаимодействия данной системы зарядов,

W «= wa + Wtз + w23.

Каждое слагаемое этой суммы зависит от расстояния между соответствующими зарядами, поэтому энергия W

данной системы зарядов есть функция ее конфигурации.

Подобные рассуждения, очевидно, справедливы и для системы из любого числа зарядов. Значит, можно утверждать, что каждой конфигурации произвольной системы зарядов присуще свое значение энергии W и работа всех сил взаимодействия при изменении этой конфигурации равна убыли энергии W:

бл = -аг. (4.1)

Энергия взаимодействия. Найдем выражение для энергии W. Сначала рассмотрим опять систему из трех точечных зарядов, для которой мы показали, что W = - W12+ ^13+ ^23- Преобразуем эту сумму следующим образом. Представим каждое слагаемое Wik в симметричном виде: Wik= ]/2{Wlk+ Wk), поскольку Wik=Wk, Тогда

Сгруппируем члены с одинаковыми первыми индексами:

Каждая сумма в круглых скобках - это энергия Wt взаимодействия г-го заряда с остальными зарядами. Поэтому последнее выражение можно переписать так:

Обобщение произвольного

полученного выражения на систему из числа зарядов очевидно, ибо ясно, что проведенные рассуждения совершенно не зависят от числа зарядов, составляющих систему. Итак, энергия взаимодействия системы точечных зарядов

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

Пример. Четыре одинаковых точечных заряда q находятся в вершинах тетраэдра с ребром а (рис. 4.1). Найти энергию взаимодействия зарядов этой системы.

Энергия взаимодействия каждой пары зарядов здесь одинакова и равна = q2/Але0а. Всего таких взаимодействующих пар, как видно из рисунка, шесть, поэтому энергия взаимодействия всех точечных зарядов данной системы

W = 6№, = 6<72/4яе0а.

Иной подход к решению этого вопроса основан на использовании формулы (4.3). Потенциал ф в месте нахождения одного из зарядов, обусловленный полем всех остальных зарядов, равен ф = 3<7/4яе0а. Поэтому

Полная энергия взаимодействия. Если заряды распределены непрерывно, то, разлагая систему зарядов на совокупность элементарных зарядов dq = р dV и переходя от суммирования в (4.3) к интегрированию, получаем

где ф - потенциал, создаваемый всеми зарядами системы в элементе объемом dV. Аналогичное выражение можно записать для распределения зарядов, например, по поверхности; для этого достаточно в формуле (4.4) заменить р на о и dV на dS.

Можно ошибочно подумать (и это часто приводит к недоразумениям), что выражение (4.4) -это только видоизмененное выражение (4.3), соответствующее замене представления о точечных зарядах представлением о непрерывно распределенном заряде. В действительности это не так - оба выражения отличаются по своему содержанию. Происхождение этого различия - в разном смысле потенциала ф, входящего в оба выражения, что лучше всего пояснить на следующем примере.

Пусть система состоит из двух шариков, имеющих заряды д, и q2" Расстояние между шариками значительно больше их размеров, поэтому заряды ql и q2 можно считать точечными. Найдем энергию W данной системы с помощью обеих формул.

Согласно формуле (4.3)

W= "AUitPi + 2> где, ф[ - потенциал, создаваемый зарядом q2 в месте

нахождения заряда аналогичный смысл имеет

и потенциал ф2.

Согласно же формуле (4.4) мы должны разбить заряд каждого шарика на бесконечно малые элементы р AV и каждый из них умножить на потенциал ф, создаваемый не только зарядами другого шарика, но и элементами заряда этого шарика. Ясно, что результат будет совершенно другим, а именно:

W=Wt + W2+Wt2, (4.5)

где Wt - энергия взаимодействия друг с другом элементов заряда первого шарика; W2 - то же, но для второго шарика; Wi2 - энергия взаимодействия элементов заряда первого шарика с элементами заряда второго шарика. Энергии W, и W2 называют собственными энергиями зарядов qx и q2, a W12-энергией взаимодействия заряда с зарядом q2.

Таким образом, мы видим, что расчет энергии W по формуле (4.3) дает только Wl2, а расчет по формуле (4.4)-полную энергию взаимодействия: кроме W{2 еще и собственные энергии IF, и W2. Игнорирование этого обстоятельства зачастую является источником грубых ошибок.

К данному вопросу мы еще вернемся в § 4.4, а сейчас получим с помощью формулы (4.4) несколько важных результатов.

Естественные природные источники из которых энергия черпается для приготовления ее в нужных видах для различных технологических процессов называются энергетическими ресурсами. Различают следующие виды основных энергетических ресурсов: а химическая энергия топлива; б атомная энергия; в водная энергия то есть гидравлическая; г энергия излучения солнца; д энергия ветра. е энергия приливов и отливов; ж геотермальная энергия. Первичный источник энергии или энергоресурс уголь газ нефть урановый концентрат гидроэнергия солнечная...

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Лекция № 1 .

Основные определения

Энергетическая система (энергосистема) состоит из электрических станций, электрических сетей и потребителей электроэнергии, соединенных между собой и связанных общностью режима и общем управлением этим режимом.

Электроэнергетическая (электрическая) система это совокупность электрических частей электростанции, электрических сетей и потребителей электроэнергии, т.е. это часть энергосистемы, за исключением тепловых сетей и тепловых потребителей.

Электрическая сеть это совокупность электроустановок для распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи.

Электрические подстанции это электроустановка, предназначенная для преобразования электроэнергии одного напряжения или частоты в другое напряжение или частоту.

Характеристики энергосистем

Частота во всех точках электрически связанных сетей одинакова

Равенство потребляемых и вырабатываемых мощностей

Напряжение в различных узлах сетей неодинаково

Преимущества объединения энергосистем

Повышение надежности энергоснабжения

Повышение устойчивости работы энергосистем

Улучшение технико-экономических показателей энергосистем

Стабильное качество электроэнергии

Уменьшение требуемого резерва мощности

Улучшаются условия загрузки агрегатов благодаря выравниванию графика нагрузки и снижению максимума нагрузки энергосистемы.

Появляется возможность более полного использования генерирующих мощностей Э.С., обусловленная различием в их географическом положении по широте и долготе.

Оперативное управление энергосистемами осуществляется их диспетчерскими службами, устанавливающими на основании соответствующих расчетов оптимальный режим работы электростанций и сетей различного напряжения.

Источники энергии

Существуют возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.

Естественные (природные) источники, из которых энергия черпается для приготовления ее в нужных видах для различных технологических процессов, называются энергетическими ресурсами.

Различают следующие виды основных энергетических ресурсов:

а) химическая энергия топлива;

б) атомная энергия;

в) водная энергия (то есть гидравлическая);

г) энергия излучения солнца;

д) энергия ветра.

е) энергия приливов и отливов;

ж) геотермальная энергия.

Первичный источник энергии или энергоресурс (уголь, газ, нефть, урановый концентрат, гидроэнергия, солнечная энергия и т.д.) поступает в тот или иной преобразователь энергии, на выходе которого получается или электрическая энергия, или электрическая и тепловая энергия. Если тепловая энергия не вырабатывается, то необходимо применение дополнительного преобразователя энергии из электрической в тепловую (пунктирные линии на рис. 1.1).

Наибольшая часть электрической энергии, потребляемой в нашей стране, получается за счет сжигания топлив, добываемых из недр земли уголь, газ, мазут (продукт переработки нефти). При их сжигании химическая энергия топлив превращается в тепловую.

Электростанции, преобразующие получающуюся при сжигании топлива тепловую энергию в механическую, а эту последнюю в электрическую, называются тепловыми электрическими станциями (ТЭС).

Электростанции, работающие с возможной наибольшей нагрузкой значительную часть года, называются базовыми, электростанции, используемые только в течение части года для покрытия «пиковой» нагрузки, называются пиковыми.

Классификация ЭС:

ТЭС (КЭС, ТЭЦ, ГТС, ПГЭС)
АЭС (1-контурные, 2-контурные, 3-контурные)
ГЭС (плотинные, деривационные)

Электрическая часть ЭС

Электрические станции (ЭС) представляют собой сложные технологические комплексы с общим числом основного и вспомогательного оборудования. Основное оборудование служит для производства, преобразования, передачи и распределения электроэнергии, вспомогательное для выполнения вспомогательных функций (измерение, сигнализация, управление, защита и автоматика и т.д.). Взаимное соединение различного оборудования покажем на упрощенной принципиальной электрической схеме ЭС со сборными шинами генераторного напряжения (см. рис. 1).

Рис. 1

Вырабатываемая генератором электроэнергия поступает на сборные шины СШ и затем распределяется между собственными нуждами СН, нагрузкой генераторного напряжения НГ и энергосистемой. Отдельные элементы на рис. 1 предназначены:

1. Выключатели Q для включения и отключения цепи в нормальных и аварийных режимах.

2. Разъединители QS для снятия напряжения с обесточенных частей электроустановки и для создания видимого разрыва цепи, необходимого при производстве ремонтных работ. Разъединители, как правило, являются ремонтными, а не оперативными элементами.

3. Сборные шины СШ для приема электроэнергии от источников и распределения ее между потребителями.

4. Устройства релейной защиты РЗ для обнаружения факта и места повреждения в электроустановке и для выдачи команды на отключение поврежденного элемента.

5. Устройства автоматики А для автоматического включения или переключения цепей и устройств, а также для автоматического регулирования режимов работы элементов электроустановки.

6. Измерительные приборы ИП для контроля за работой основного оборудования ЭС и за качеством энергии, а также для учета вырабатываемой и отпущенной электроэнергии.

7. Измерительные трансформаторы тока TA и напряжения TV .

Контрольные вопросы:

Дайте определение энергетической системы и всех элементов в нее входящих.
Основные параметры электроэнергии.
Какие источники энергии относятся к природным источникам?
Какие электростанции называются тепловыми?
Какие способы производства электроэнергии относятся к традиционным?
Какие способы производства электроэнергии относятся к нетрадиционным?
Перечислите типы возобновляемых источников энергии?
Перечислите типы невозобновляемых источников энергии?
Какие виды электростанций относятся к тепловым электрическим станциям?
Назовите технические и экономические преимущества объединения энергетических систем.
Какие электростанции называются базовыми, а какие пиковыми?
Какие требования предъявляются к энергетическим системам?
Перечислите основные назначения устройств автоматики, трансформаторов тока и напряжения, выключателей.
Перечислите основные назначения разъединителей, устройств релейной защиты и сборных шин. Каково назначение токоограничивающего реактора?

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
4138.		Система альтернативного голосування. Система кумулятивного голосування. Система балів	4.28 KB
	Система альтернативного голосування. Система кумулятивного голосування. Система балів Способом яким долається нерезультативність системи абсолютної більшості вже у першому турі виборів є альтернативне голосування преференційне або абсолютне голосування за якого виборці голосують за одного кандидата але вказують при цьому порядок своїх переваг для інших. Така система запроваджена у Австралії при виборах Палати представників нижньої палати австралійського парламенту.
9740.		Партийно политическая система Японии и избирательное право и система	47.98 KB
	Основные права человека гарантируются Конституцией Японии. Они определяются как вечные и незыблемые. К этим правам относятся право на равенство, свободу, социальные права, право на защиту основных прав человека. Конституция позволяет ограничивать права человека, если они нарушают общественное совместное благосостояние или права других людей.
5899.		Система права и система законодательства	22.78 KB
	Система права и система законодательства Понятие системы права Система права суть внутреннее строение структура права отражающее объединение и дифференциацию юридических норм. Основная цель этого понятия объяснить одновременно интегрирование и деление нормативного массива на отрасли и институты дать системную характеристику позитивного права в целом. Особо здесь нужно подчеркнуть то что структура права его система обусловливает его форму систему законодательства и неразрывно с ней связана. те права и обязанности которые стали...
4136.		Мажоритарна виборча система абсолютної більшості. Мажоритарна виборча система відносної більшості	3.91 KB
	Розглянемо наступний вид уніномінальних мажоритарних систем систему абсолютної більшості яка на відміну від попередньої системи для обрання кандидата вимагає зібрати більше половини голосів виборців тобто діє формула 50 плюс один голос. Таким чином за системи абсолютної більшості вибори найчастіше всього здійснюються у два тури. При застосуванні цієї системи як правило є обовязковий нижній поріг участі виборців у голосуванні. Головним недоліком мажоритарної системи абсолютної більшості є певна нерезультативність виборів.
17060.		Электроэнергетическая обеспеченность объединенных энергосистем Единой энергосистемы России	271.02 KB
	Электроэнергетическая обеспеченность объединенных энергосистем Единой энергосистемы России Экономическое развитие территориальных образований любого иерархического уровня в том числе крупных объединений регионов макрорегионов в значительной степени определяется уровнем их энергетической обеспеченности. С другой стороны объём энергетической обеспеченности ограничивает максимально возможный объём результирующих параметров развития территориальных образований в частности ВРП при заданном уровне энергоэффективности экономики. Корректная...
4902.		Судовая энергетическая установка (СЭУ)	300.7 KB
	Допускаемое напряжение на изгиб для чугунных поршней. Напряжение изгиба возникающее в момент действия силы. Напряжение среза. Допускаемое напряжение изгиба и среза: Допускаемое напряжение изгиба для легированной стали: Допускаемое напряжение среза.
6751.		ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА	157.31 KB
	После разрыва жидкометаллического мостика на катоде образуется пятно которое и является основанием дуги. Количество электронов в результате термоэлектронной эмиссии невелико и этот процесс служит для разжигания дуги т. является инициатором возникновения дуги. Температура ствола дуги достигает 7000 К.
6599.		Электрическая часть освещения	387.62 KB
	Электрическая часть освещения. По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируют в зависимости от вида энергии в который данный приемник преобразует электрическую энергию в частности: механизмы приводов машин и механизмов; электротермические и электросиловые установки; электрохимические установки...
1820.		Районная электрическая сеть	299.76 KB
	Данный проект включает в себя следующие разделы: введение в котором формулируем цель проекта устанавливаем связь принимаемых решений с задачами проектирования и эксплуатации других объектов обосновываем актуальность разрабатываемой темы проекта; баланс мощности в энергосистеме в результате которого определяем мощность компенсирующих устройств каждой подстанции; шесть первоначальных вариантов проектируемой сети; выбор напряжения конструкции линий подстанций сопоставление и отбор наиболее оптимального варианта; электрический...
11575.		Судовая электрическая станция (СЭС)	289.36 KB
	В качестве источников регулируемого напряжения используются генератор постоянного тока, либо полупроводниковый выпрямитель. Поддержание неизменной частоты сводится, в свою очередь, к стабилизации частоты вращения вала первичного двигателя ГА.

Рассмотрим систему из двух точечных зарядов (см. рисунок) согласно принципу суперпозиции в любой точке пространства:

Плотность энергии электрического поля

Первое и третье слагаемые связаны с электрическими полями зарядов исоответственно, а второе слагаемое отражает электрическую энергию, связанную со взаимодействием зарядов:

Собственная энергия зарядов величина положительная
, а энергия взаимодействия может быть как положительной, так и отрицательной
.

В отличие от вектора энергия электрического поля – величина не аддитивная. Энергию взаимодействия можно представить более простым соотношением. Для двух точечных зарядов энергия взаимодействия равна:

которую можно представить как сумму:

где
- потенциал поля зарядав месте нахождения заряда, а
- потенциал поля зарядав месте нахождения заряда.

Обобщая полученный результат на систему из произвольного числа зарядов, получим:

где -
заряд системы,- потенциал, создаваемый в месте нахождения
заряда,всеми остальными зарядами системы.

Если заряды распределены непрерывно с объемной плотностью , сумму следует заменить объёмным интегралом:

где - потенциал, создаваемый всеми зарядами системы в элементе объемом
. Полученное выражение соответствуетполной электрической энергии системы.

Примеры.

Заряженный металлический шар в однородном диэлектрике .

На этом примере мы выясним почему электрические силы в диэлектрике меньше чем в вакууме и рассчитаем электрическую энергию такого шара.

Напряжённость поля в диэлектрике меньше напряжённости в вакууме враз
.

Это связано с поляризацией диэлектрика и возникновением у поверхности проводника связанного заряда противоположного знака заряда проводника(см. рисунок). Связанные зарядыэкранируют поле свободных зарядов, уменьшая его всюду. Напряжённость электрического поля в диэлектрике, равна сумме
, где
- напряжённость поля свободных зарядов,
- напряжённость поля связанных зарядов. Учитывая, что
, находим:

→
→

→
→
→

Поделив на площадь поверхности проводника, находим связь между поверхностной плотностью связанных зарядов
и поверхностной плотностью свободных зарядов: