Солнечное отопление

Все дома частично обогревает солнце, однако уже наработаны проекты, которые позволяют максимально воспользоваться этим дармовым источником энергии и таким образом значительно уменьшить плату за отопление. В таких домах сделаны большие окна на том боку, который освещает полуденное солнце, и значительно меньше на противоположном, прохладной стороне. В некоторых домах жалюзи из теплоизолирующих материалов закрываются ночью, что дает возможность сохранять тепло, накопленное в течение дня. Это - пассивная солнечная технология.
Солнечная энергия используется и для водяного отопления домов. Лучи солнца нагревают воду внутри плоских коллекторных панелей, которые поглощают (в отличие от обычных радиаторов) излучение для нагрева воды. Эти панели обычно монтируют на крыше дома под углом, что позволяет улавливать максимальное количество прямых солнечных лучей. Холодная вода, пробегая через панели, нагревается поглощенным солнечным лучом.

Солнечное излучение

Около 30% солнечного излучения отражает атмосфера Земли, а еще 20% поглощает. Вследствие этого лишь 50% его достигает поверхности нашей планеты, что эквивалентно объема всей энергии, которую вырабатывают 170 млн. самых мощных электростанций мира.
Немало лесных пожаров возникает в жару по вине солнечного света, сфокусированного каплями утренней росы. Еще в 400 г. к н. е. греки научились использовать энергию Солнца для разжигания костра с помощью стеклянных шаров, наполненных водой. Около 200 г. к н. е. подобный способ, с использованием вогнутых зеркал для фокусировки солнечных лучей, начали применять также в Китае.
В современной бытовой солнечной печи сфокусированные солнечные лучи подогревают пищу. Вместо вогнутого зеркала в некоторых печах применяется ряд плоских отражателей, расположенных под углом и направленных на местонахождение пищи.
Подобный принцип применяется также в солнечных плавильных печах. Печь в Молуи (Франция) представляет собой многоэтажную постройку, одну сторону которой изложены отражателями, напоминающие вогнутое зеркало. Плавильную камеру, которая находится в фокусе перед этим зеркалом, солнце нагревает до 3000°С - этой температуры достаточно для плавления большинства металлов.

Солнечная энергия

Солнце - это лишь одна из миллиардов звезд, но оно является источником энергии для всего живого. Его энергии, что достается Земле за 40 минут, достаточно для удовлетворения энергетических потребностей всех землян в течение года.
Ископаемое топливо (нефть и уголь) расходуется такими темпами, что его запасы истощатся где-то во второй половине XXI века. Атомные электростанции считались прекрасной альтернативой, а теперь оказались опасными, что показала ядерная авария в Чернобыле в 1986 г. Среди всех альтернативных источников энергия солнца является самой чистой и наиболее безопасной.

 

 

 

Динамо-машины

Если же используется коллектор (как в электродвигателе постоянного тока), он постоянно будет изменять соединения между катушкой и щетками, что препятствует изменениям напряжения в катушке. В результате вместо переменного тока по щеткам будет течь пульсирующий постоянный ток. Генераторы, которые вырабатывают постоянный ток таким образом, называются динамо-машинами.
В большинстве динамо-машин для создания необходимого магнитного поля используется не постоянный, а электромагнит. Однако сердечника электромагнита немного намагничено, и силы его поля достаточно, чтобы машина начала вырабатывать электричество при включении. Поэтому часть произведенного тока проходит через обмотку электромагнита для усиления его магнитного поля и увеличение объема электроэнергии.
Некоторые генераторы переменного тока (например, автомобильные) вырабатывающие постоянный ток благодаря встроенным выпрямителям - устройствам, которые допускают текучесть тока только в одном направлении.
В большинстве генераторов переменного тока - от аккумуляторов автомобилей, которые служат для подзарядки, до гигантских машин, вырабатывающих электричество для питающей сети, - катушки есть и на роторе, и на статоре, к тому же именно ротор создает магнитное поле. Относительно слабый ток проходит через обмотки возбуждения на роторе по щеткам и контактным кольцам, а более сильный ток, который вырабатывается, поступает непосредственно со статора. Это позволяет избежать потерь мощности и искрения, которые возможны во время отъема сильного вырабатываемого тока с ротора с помощью колец и щеток.

Генераторы

Если ротор простого электродвигателя постоянного тока вращать вручную, двигатель будет работать как генератор. В катушке возникает переменное напряжение, которое достигает пиковых величин, когда ее полюса проходят полюса постоянного магнита. Затем напряжение падает до нуля и меняет свое направление, достигая максимума, когда полюса катушки проходят противоположные полюса постоянного магнита. Можно подключиться к катушки, соединив концы двух сплошных медных колец ( контактных колец), содержащиеся на оси ротора. Угольные щетки трутся об эти кольца и снимают переменное напряжение, вследствие чего при подключении к электрической цепи возникает переменный ток. Такой генератор относится к генераторам переменного тока, то есть электрических машин, которые вырабатывают переменный ток.

Синхронные двигатели

В индукционных (асинхронных) двигателях ротор вращается медленнее, чем магнитное поле, которое движется вокруг него. В синхронных двигателях ротор поворачивается одновременно с полем. В простых синхронных двигателях ротор состоит из одного или нескольких постоянных магнитов, их полюса притягиваются к разным полюсам вращающегося магнитного поля, поэтому они вращаются с одинаковой скоростью. Иногда вместо постоянных магнитов в роторах используются электромагниты, но принцип работы остается неизменным. В другом типе синхронных двигателей используются прыжки переменного тока для создания магнитного поля, которое шаг за шагом вращает ротор с зубчатым колесом.
Большинство электродвигателей создают вращательное движение. Но в некоторых из них обмотки статора открыты и размещены на одной линии, благодаря чему создается магнитное поле, которое движется линейно вместе с проводным материалом. Такие двигатели называются линейными асинхронными. Они используются для открывания раздвижных дверей, транспортировки багажа в аэропортах, в скоростных поездах.

Двигатели переменного тока

Переменный ток периодически меняет направление, обычно 50-60 раз в секунду. Некоторые двигатели переменного тока имеют ротор, на который ток подается через коллектор, как в двигателях постоянного тока. Но у многих двигателей этого типа вообще нет соединений с ротором. Их действие основано на принципе индукции. Переменный ток, проходящий через статор, создающий вращающееся магнитное поле, как было бы в случае вращения постоянного магнита. Это подвижное поле направляет ток в направлении обмоток ротора, намагничивая его. Вследствие этого ротор вращается, поскольку его полюса заставляет двигаться по кругу магнитное поле, вращается вокруг ротора.
Часто ротор состоит из медных или алюминиевых стержней, концы которых соединяют два металлических кольца. Собранный ротор похож на клетку, и такие машины называют двигателями с «беличьей клеткой», или короткозамкнутыми двигателями.