Закон Ома для участка цепи и для полной электрической цепи — формула соотношения силы тока, напряжения и сопротивления
19 мая, 2022
1 мин
Физ 🔬
35072
0
Закон Ома для участка цепи
Закон Ома гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Открыт немецким учителем физики Георгом Омом в 1826 году.
📌 Записывается следующей формулой: I = U / R.
Формула справедлива для постоянного тока, для переменного она имеет небольшие отличия!
Закон Ома для полной электрической цепи
📍 Закон Ома для полной электрической сети звучит так: сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.
Короткое замыкание — соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи.
Мгновенное возрастание силы тока приводит к сильному нагреву, расплавлению металлов, а иногда и к пожарам.
💡 Замечание: при коротком замыкании, когда R -> 0, сила тока возрастает в R/r раз.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter. Мы обязательно поправим!
Редакция Без Сменки
Честно. Понятно. С душой.
44 подписчиков
+ Подписаться
Вам также будет интересно
Редакция Без Сменки
30 июня, 2022
1 мин
Мтмт 📈 Решение задач ✏️
Средняя скорость
Средней скоростью движения тела называется отношение пути S, пройденного телом, ко времени t, в.
..
Редакция Без Сменки
29 июня, 2022
1 мин
Физ 🔬
Потенциал электрического поля
Поговорим про потенциальность электрического поля? Очень полезная тема 😉 Определения…
Редакция Без Сменки
30 июня, 2022
1 мин
Рус 📖
правописание союзов
Раздельно пишутся: 🔸 союз «то есть» 🔸 составные союзы (состоящие из двух и более слов): для того…
Редакция Без Сменки
01 июля, 2022
1 мин
Хим 🧪
Волокна
Волокно — это тонкая нить.
Она может быть натуральной, искусственной или минеральной. Разберёмся,…
Редакция Без Сменки
29 июня, 2022
1 мин
Физ 🔬
Параллельное соединение проводников
При параллельном соединении все входящие в него проводники одним своим концом присоединяются к…
Редакция Без Сменки
29 июня, 2022
1 мин
Ист 🤴
Первые шаги большевиков
Большевики не сразу пришли к власти, а двигались шаг за шагом — прямо как мы с тобой 🙃 Всё…
Закон Ома для всей цепи и для участка цепи
В 1826 году Георг Ом сделал открытие, которое помогло лучше понять природу электрического тока.
Он обнаружил зависимость напряжения от силы тока. Этот физический закон получил имя своего первооткрывателя – Закон Ома. Он звучит следующим образом: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.
Известно, что электрический ток – это движение заряженных частиц, упорядоченное под действием электрического поля. Электрический ток может протекать по электрической цепи – некой совокупности или цепи устройств, которые обеспечивают протекание тока по ним. Здесь действуют в первую очередь напряжение и сила тока, по этим параметрам можно охарактеризовать электрическую цепь.
Георг Ом смог открыть новый закон, который связывает все параметры между собой и объясняет, как они зависят друг от друга. Сопротивление измеряется в Омах согласно международной системе; 1 Ом – это сопротивление участка, на котором напряжение равно 1 Вольту при силе тока в 1 Ампер.
История открытия Закона Ома
Георг Ом работал преподавателем математике в университете в Кёльне, когда начал проводить свои основные опыты.
Он посвятил себя изучению электричества, начав публиковать свои первые работы о свойствах гальванической цепи.
На тот момент многие ученые бились над загадкой природы электричества, многие сведения уже были открыты, многое уже было известно, но далеко не всё. Именно в этот период Ом начал проводить опыты с прохождением электрического тока по цепи, так он смог найти зависимость напряжения и силы тока.
Однако на тот момент из-за неточности приборов, учёный не смог получить достоверные данные, но уже в 1826 году он написал очередной свой труд, где уже смог сформировать этот закон. Из-за неточности в расчётах многие учёные того времени отказались принимать его и лишь через восемь лет была доказана его абсолютная правота и научная состоятельность.
Сопротивление проводника
После того, как подтвердились результаты исследований Ома, учёные всего мира стали учитывать новые сведения. Это послужило толчком к развитию учений и применения электричества.
В частности, это привело к появлению такого понятии, как сопротивление проводника, которое является одним из ключевых на данный момент.
Сопротивление проводника имеет буквенное обозначение R, являясь величиной постоянной и неизменной. Оно равно отношению напряжения между концами любого проводника к силе тока, который протекает в данный момент по этому проводнику.
Сопротивление имеет ряд своих особенностей. Согласно опытам, которые проводились в то время, сопротивление зависит от длины проводника, а также от сечения или толщины проводника. Если быть точнее, то сопротивление в прямой пропорции зависит от длины и обратнопропорционально сечению проводника. Т. е., чем его длина больше, тем выше сопротивление, но чем больше сечение, тем сопротивление ниже.
Внутреннее сопротивление цепи
Электрическая цепь состоит из различных элементов, к которым относятся источники тока и проводники. Каждый элемент обладает собственным сопротивлением, которое влияет на общую картину. В каждом случае электрический ток при прохождении совершает определённую работу.
Источник тока также обладает своим сопротивлением, поэтому, например, если включить фонарик, лампочка в нём загорится, так как ток начал проходить через спираль.
Из-за имеющегося сопротивления спирали, ток начал совершать определённую работу, что привело к её накалу. Но при этом сама батарея в фонарике также начинает нагреваться, так как она тоже обладает сопротивлением. Его и называют внутренним сопротивлением источника.
Введение в закон Ома и мощность — профессиональные аудиофайлы
Содержание статьи
В предыдущей статье мы рассмотрели понятия напряжения и силы тока.
Однако мы не говорили о том, как они работают вместе. При этом нам нужно понять еще одно ключевое понятие — сопротивление. Отсюда мы можем определить закон Ома, который связывает все три параметра вместе.
Напряжение управляет током
Без напряжения в цепи не будет протекать ток. Более формально, без разницы напряжений между двумя точками ток не течет.
Мы понимаем, например, что новая батарея с определенным напряжением между двумя ее клеммами имеет энергию, которую мы можем использовать для выполнения работы. Потребовалась энергия, чтобы на одном выводе батареи образовался избыток электронов, а на другом — дефицит.
Когда мы помещаем батарею в цепь, электроны текут (то есть создается ток), неся с собой определенное количество энергии (например, 12 Дж на каждый кулон для 12-вольтовой батареи). Когда заряды на одном выводе равны зарядам другого, у электронов нет «мотивации» куда-либо двигаться, и поэтому ток прекращается.
Кстати, это действительно относится к старым типам батарей или тем, которые вы можете сделать в домашнем научном эксперименте. Чуть позже мы увидим, почему батарея может быть разряжена, но при этом измерять почти полное напряжение.
Ключевой вывод заключается в том, что электроны не текут без причины.
Как вы, возможно, уже поняли, напряжение может существовать без тока. Батарея 12 В остается батареей 12 В, даже если она ни к чему не подключена. На самом деле, другим термином для напряжения является разность электрических потенциалов. Это не так содержательно, но слово «потенциал» говорит вам, что энергия есть, используете вы ее или нет.
Сопротивление замедляет ток
Если у вас есть определенное напряжение, скажем, от батареи, как вы узнаете, сколько тока будет течь? Если бы мы соединили две клеммы батареи вместе куском провода, мы бы вскоре поняли, что провод нагревается… быстро.
Плата с одного терминала могла беспрепятственно перемещаться на другой терминал. Ток подскочит, и мы быстро либо разрядим нашу батарею, либо нанесем ущерб. Нам нужен способ контролировать, сколько тока мы хотим ввести в нашу цепь.
Резистор — это наш способ управления током. Это замедляет скорость потока заряда, проходящего через него.
Единицей сопротивления является ом, который мы подробно определим позже. Электроны не могут течь с одной скоростью до резистора, с другой скоростью через резистор и с другой скоростью после резистора. Это означает, что если вы поместите резистор в цепь, ток во всей цепи будет одинаковым (это предполагает простую цепь без каких-либо параллельных ответвлений).
Резисторы могут быть изготовлены из нескольких материалов, самый старый из которых — углерод. Атомная организация атомов, таких как углерод, такова, что их электроны не могут свободно перемещаться. Когда заряды от тока поступают на резистор, они отскакивают от атомов и теряют энергию.
Это подпрыгивание эффективно замедляет скорость прохождения электронов через резистор, и поэтому мы видим пониженный ток. Подпрыгивание также передает кинетическую энергию в атомном масштабе резистору, которую мы воспринимаем как тепло.
Проводники, такие как медь, имеют совершенно иную атомную организацию, чем такие материалы, как углерод. Электроны в проводниках относительно свободно перемещаются, поэтому, когда новые электроны устремляются от тока в цепи, их легко вытеснить из проводника.
Материалы, которые не проводят электричество для какого-либо практического использования, называются изоляторами. Мы используем изоляторы, такие как резина и пластик, для размещения проводников, чтобы защитить нас от повреждений, а также убедиться, что другие элементы не касаются проводников и не изменяют характер цепи.
РЕКЛАМА
Сопротивление снижает напряжение
Когда электроны отскакивают от резистора, выделяется тепло. Эта энергия исходит от напряжения, или джоулей/кулонов, переносимых нашим током.
РЕКЛАМА
Если у вас есть источник питания с определенным напряжением, но элементы в вашей цепи требуют меньшего напряжения, вы можете поставить резисторы перед ними, чтобы снизить напряжение до рабочего уровня. Большинство электронных устройств спроектированы так, чтобы рассеивать как можно меньше энергии.
Электрические обогреватели, фены и подобные устройства, с другой стороны, предназначены исключительно для рассеивания электрической энергии в виде тепла. Требуется много энергии, по сравнению, например, с мобильным телефоном, чтобы нагреть элемент до точки сушки волос вентилятором. Вот почему вы могли заметить, что при включении кондиционера, электрического обогревателя или фена свет на мгновение тускнеет. Они поглощают достаточно энергии, чтобы перекачивать ее из других частей вашего дома.
Собираем все вместе – Закон Ома
Теперь у нас есть три понятия: напряжение, ток и сопротивление, и мы увидели, что все они работают вместе определенным образом. Простая математическая связь между этими тремя понятиями известна как закон Ома, сформулированный ниже тремя различными, но эквивалентными способами (I = ток, V = напряжение, R = сопротивление):
Мы можем описать словами последствия каждой формы уравнения. Первый говорит нам, что увеличение сопротивления в цепи для определенного напряжения снизит ток. Точно так же увеличение напряжения для определенного сопротивления приведет к увеличению тока.
Вторая форма уравнения очень полезна, когда в цепи есть несколько резисторов. Помните, что в простой цепи ток должен быть везде одинаковым. Таким образом, если у нас есть три разных резистора в цепи, каждый из них будет рассеивать разное количество энергии, даже если ток через них одинаков. Другими словами, падение напряжения на каждом резисторе будет разным.
Когда мы знаем значение каждого резистора и измерили или рассчитали ток, вторая форма уравнения может сказать нам падение напряжения на каждом.
Последняя форма уравнения используется не так часто. Резисторы сделаны с маркировкой на них, чтобы сказать вам, каково их сопротивление. Мультиметр также покажет вам точное сопротивление резистора. Резисторы поставляются с определенным допуском, обычно около 5% или 10%. Третью форму уравнения можно рассматривать как тип определения резистора. Резистор — это элемент схемы, который позволяет протекать одному амперу при подаче одного вольта.
К сожалению, Закон Ома слишком часто используется в качестве определения того, что такое электричество, что приводит к путанице, круговым определениям, совместному проживанию кошек и собак и массовой истерии. С материалом, который мы рассмотрели до сих пор, вы должны иметь гораздо лучшее концептуальное понимание того, что на самом деле говорят вам три формы закона Ома.
Мощность
Термин и понятие мощности слишком часто используются взаимозаменяемо с понятием энергии.
До сих пор мы понимали и использовали слово энергия в нашем обсуждении. Энергия работает. Без энергии ничего не происходит. Мощность — это скорость использования энергии. Единицей мощности является ватт, который определяется при потреблении или использовании 1 Джоуля каждую секунду. Определив это количество, мы можем увидеть, как оно связано с электричеством:
Приятно, когда все работает именно так. Мы можем понять, почему многие компоненты, такие как динамики, оцениваются с точки зрения их мощности. Динамик мощностью 200 Вт будет способен обрабатывать 200 Дж в секунду, а динамик мощностью 100 Вт будет обрабатывать 100 Дж в секунду. Мы также можем видеть, что 100-ваттный динамик будет обрабатывать 200 Дж за 2 секунды. Мы знаем, что динамик мощностью 200 Вт будет громче (или, по крайней мере, будет громче без искажений), потому что скорость энергии, которую динамик может рассеять в виде звуковой энергии в секунду, выше.
РЕКЛАМА
Применение и последствия
Зная закон и силу Ома, давайте посмотрим, как эти понятия соотносятся с типичными звуковыми ситуациями.
РЕКЛАМА
Несмотря на то, что медь, металл, обычно используемый в кабелях, является проводником, она имеет определенное сопротивление. Когда медный провод меньше в диаметре, он имеет большее сопротивление на единицу длины. Электроны текут более свободно, когда есть больше места. Вы бы предпочли ехать в пробке по пяти полосам или по одной? Увеличение длины кабеля также увеличивает его сопротивление.
Там больше материала, через который могут пройти электроны, и даже при низком сопротивлении эти электроны будут терять энергию по мере своего движения, поэтому, помогая им преодолевать кратчайшее расстояние, вы обеспечите, чтобы ваше устройство (например, гитарный усилитель) доставляло столько энергии, сколько ты можешь.
Сопротивление входа гитарного усилителя настолько велико, что сопротивлением кабеля часто можно пренебречь. Если входное сопротивление вашего усилителя составляет 10 000 Ом (10 кОм), добавление еще нескольких Ом от кабеля мало что даст. Иначе обстоит дело при подключении усилителя мощности к динамику, где сопротивление динамика обычно составляет от 8 до 16 Ом. Добавление даже одного ома сопротивления кабеля к 8-омному динамику может снизить выходной сигнал на 9 дБ. Из-за того, что иногда для подключения усилителей мощности к мониторам требуются большие расстояния, это может стать проблемой, если вы используете неправильный тип кабеля.
В приведенном выше случае сопротивления следует избегать, так как оно тратит впустую энергию, необходимую для доставки.
Однако сопротивление — это не всегда плохо. Без него нечем было бы ограничивать ток. Типичный усилитель мощности может обеспечить пиковую мощность 1000 Вт на канал, когда подключенный к нему динамик имеет сопротивление 4 Ом. Давайте рассмотрим наше определение мощности и закон Ома, чтобы увидеть, что это на самом деле означает.
Предполагая, что это максимальное напряжение, которое может выдать усилитель мощности, давайте посмотрим, что произойдет, когда мы уменьшим сопротивление до 2 Ом.
Снижая сопротивление динамика, вы требуете от усилителя мощности отдавать гораздо больше энергии в секунду, чем он способен выдать. В большинстве усилителей мощности есть предохранитель для предотвращения аварии, но я видел, как один или два усилителя мощности дымили и искрили.
Использование приведенных выше уравнений предполагает простую, полностью пассивную систему. На самом деле сложность систем изменила бы фактические значения по сравнению с тем, что мы рассчитали выше.
Вы можете сказать, что никогда не видели динамик с сопротивлением 2 Ом и что вы в безопасности, потому что все ваши мониторы рассчитаны на 8 Ом. Представьте себе этот знакомый сценарий. Вы играете в маленьком клубе со своей группой и собственной системой. У вас есть усилитель мощности для основных динамиков и отдельный для ваших мониторов.
Барабанщик хочет спеть на этом концерте, так что вы приносите ему дополнительный монитор (даже несмотря на то, что вы сказали своему звукорежиссёру, чтобы он не мешал ему в миксе). Все четыре ваших 8-омных монитора имеют входные и выходные разъемы 1/4 дюйма, так что вы можете последовательно подключить их все вместе. Акустика отстой, а усилитель мощности для ваших вокальных мониторов не имеет шансов против вашего соло-гитариста, который 9У 0093 есть , чтобы включить 11, чтобы получить этот тон. В бридж вашей первой песни вступает барабанщик со своей вокальной партией, и тут же весь ваш вокал пропадает. Что случилось?
Ну, поскольку у вашего усилителя недостаточная мощность, вашему звукооператору пришлось выкрутить его на максимум. Он увеличил коэффициент усиления, так что усилитель мощности выдавал полные 63,25 вольта. Затем вы, предполагая, что сопротивления всех ваших мониторов будут складываться, фактически соединили их параллельно. Вместо того, чтобы увеличить общее эффективное сопротивление мониторов до 32 Ом, вы фактически уменьшили сопротивление до 2.
Сочетание максимального напряжения и низкого сопротивления дало:
Термин «параллельный» я использовал при описании метода подключения, в результате которого было снижено общее сопротивление мониторов.
В следующей статье мы более подробно рассмотрим последовательные и параллельные конфигурации, а также согласование импедансов.
Барак Шпиц
Барак Шпиц получил несколько дипломов в области композиции, звукорежиссуры и электротехники. Его музыку можно найти в программах MTV, The History Channel и других. Барак также работал на нескольких концертных площадках с живым звуком и инженером в Line 6 и DTS.
Закон Ома – PS Audio
В Выпуске 151 («Класс Магазина»), Я сделал пометку, чтобы помнить закон Ома и что мы вернемся к нему позже. За последние несколько недель эта проблема так широко освещалась в национальной прессе, что я подумал, что, может быть, мы могли бы обсудить ее раньше, чем позже, поскольку количество дезинформации требует некоторого внимания.
А теперь вернемся к уравнению закона Ома, которое определяет взаимосвязь между напряжением, силой тока, сопротивлением и мощностью. Мы также свяжем эту часть с первой статьей в серии. Как гласил старый рекламный слоган, «есть над чем подумать от ребят из Getty».
Колесо закона Ома с международными обозначениями. Предоставлено Wikimedia Commons/Пер Мейдал Расмуссен.
Первый закон термодинамики гласит, что энергию нельзя ни создать, ни уничтожить. Если вы подаете электричество в линию электропередач, и не все оно выходит на другом конце, значит, оно куда-то ушло. Маленький секрет нашего уравнения закона Ома позволяет рассчитать потери мощности в проводе. Эта потеря мощности преобразуется в тепло. Конечно, мы не знаем самый большой параметр потерь в сети при нормальных условиях эксплуатации, сопротивление, хотя коммунальные службы знают. Конечно, есть и другие потери, такие как утечка из-за влажности, но давайте посмотрим на картину шире.
Чтобы не усложнять разговор, предположим, что все мы — бытовые потребители, и проигнорируем коэффициент мощности, которым коммунальные предприятия взимают дополнительную плату с промышленных потребителей.
Если вы преобразуете энергию автомобильного топлива в ватты, вы быстро обнаружите, что переход на полностью электрические транспортные средства является неразрешимым решением в сегодняшних условиях, поскольку это приведет к пугающему увеличению нагрузки на электросеть. Даже Илон Маск прокомментировал это. В одном вы можете быть уверены: если Илон Маск чем-то интересуется, он чует деньги. Много денег, и он зарабатывает, среди прочего, на продаже аккумуляторов. И помните здесь две вещи: во-первых, мы даже не говорим об отказе от ископаемого топлива для отопления. Кроме того, при добыче и переработке лития образуется большое количество очень опасных отходов. Мы действительно хотим этого на наших берегах? Ведь светит солнце и где-то дует ветер. Конечно, мы можем просто перемещать энергию по стране.
Ой, подождите, для этого нужна уже перегруженная сетка…
Помните, мерцайте, мерцайте, маленькая звездочка, мощность равна A 2 R? Из закона Ома видно, что потери мощности увеличиваются пропорционально квадрату силы тока. Таким образом, если вы увеличите ток в сети в 3 раза, потери возрастут в 9 раз. Типичные потери в линиях передачи сети составляют от 1 до 4 процентов на сто миль. Вы должны генерировать гораздо больше электроэнергии только для того, чтобы покрыть потери. Зарядка вашего автомобиля создаст локальную нагрузку относительно плотности населения. Кроме того, вы должны заряжать аккумуляторы большей энергией, чем вы получите. Фактические потери зависят от скорости зарядки, скорости разрядки и химического состава батареи, но могут достигать 40 процентов.
Закон Ома, выраженный в виде электрической схемы, показывающей V, I и R.
Старые угольные электростанции имеют КПД в диапазоне двадцати с чем-то процентов. Электростанции, работающие на угле, основанные на новых технологиях, имеют КПД в диапазоне от 35 до 38 процентов.
Нет ничего необычного в том, что две трети энергии, содержащейся в угле, теряются до того, как электричество доходит до потребителя. Неудивительно, что эти электростанции оказывают влияние на окружающую среду. Но они, как правило, расположены близко к источникам топлива, поэтому мы можем предположить, что потери при передаче были незначительными по сравнению со стоимостью транспортировки топлива ближе к нагрузке (нагрузкой является все, что потребляет энергию, например, ваши фары, тостер или качественная аудиосистема).
Дни таких объектов, как завод Джима Бриджера, прошли из-за их неэффективности. Наверняка коммунальные предприятия попытаются заполнить сеть энергией фотоэлектрических элементов или ветряков, но срок аренды угля в Бриджере почти истек или выработан, и потеря электростанции такого масштаба, например, оставит 2-гигаваттную электростанцию. потеря генерирующих мощностей. Есть еще много примеров, когда генерируемая энергия отправляется в удаленные регионы, а не используется локально.
Но, читайте дальше.
Увеличить диаметр проводов линий электропередач, чтобы выдержать больший ток, было бы проблематично. Поскольку это переменный ток, применяется скин-эффект. Электроны испытывают такую сильную неприязнь друг к другу, что текут только по внешнему краю проводника переменного тока. Они стараются создать как можно больше недвижимости между собой и другими себе подобными. Другими словами, сердечник провода переменного тока относительно неиспользуемый, с потоком электронов по окружности. Подвесные внешние провода ЛЭП должны выдерживать не только собственный вес, но и то, что бросает им природа, включая ветер, скопление снега или даже несколько дюймов льда, а также расстояние между опорными изоляторами. Часть диаметра провода, который вы видите на линии электропередач, представляет собой стальной сердечник, обеспечивающий прочность. Проводник, часто из алюминия высокой чистоты, намотан на стальной сердечник. Их называют алюминиевыми жилами, армированными сталью (ACSR), и они дороги.
Стоимость замены провода, чтобы выдерживать большую силу тока по всей стране, была бы непомерно высокой.
Еще в 1970-х, когда у нас были все эти отключения электроэнергии, некоторые линии электропередач настолько перегрелись из-за нагрузок, что опасно провисали до земли. Подумайте о проводах в вашем тостере. Если вы приблизитесь к тому, чтобы поразить их напряжением в 380 000 вольт, произойдет нечто большее, чем просто волосы на голове встанут дыбом, хотя, возможно, не так весело, как оказаться на том, что сейчас известно как Тропа континентального водораздела, ведущая на север от перевала Роллинз в гроза. Я путешествовал по нему во время шторма, и это считается одним из самых страшных и глупых поступков, которые я когда-либо делал. Это был буквально мурашки по коже. Никогда еще я не был так счастлив спрыгнуть с этого хребта. К счастью, я не стал изучать проводимость, но я отвлекся.
Друзья-громоотводы 45 лет спустя. Все присутствующие и учтенные: Пол Келлог (слева), Стив «Хосс» Фосс (справа).
В тот день ни в кого из нас не попала молния.
Традиционным решением нашей дилеммы с подачей энергии было увеличение напряжения, поэтому уравнение становится равным мощности V 2 /R, где V — электродвижущая сила (в вольтах). Звучит просто, и это проверенное временем решение проблемы повышенного энергопотребления.
Однако это потребует полной перестройки сетевой инфраструктуры. Необходимо заменить все изоляторы и трансформаторы. И давайте не будем забывать, что нам нужно поднять эти провода выше над землей, чтобы защитить все, что находится под ними, от искусственных молний. Хорошее обсуждение этого можно найти в немецком исследовании, хотя оно становится немного затянутым, в котором говорится, что преобразование сети в мощность, способную выдерживать 1 000 000 вольт, не будет прибыльным. Другое европейское исследование показывает, что потери при передаче приближаются к 10 процентам в высокоразвитых странах.
Конечно, чем дальше электричество проходит от источника, тем выше сопротивление, которое оно встречает (что является относительно линейным явлением), и тем больше потери мощности.
Все это сводится к тому, что будущие источники выработки электроэнергии должны будут располагаться очень близко к потребителю по мере роста спроса. И да, вы увидите провода, и ветряки, и солнечные батареи, может быть, даже новую ядерную установку, и они будут у вас на заднем дворе, или будут видны с вашего заднего двора, а может быть, даже на вашей крыше. Не смейтесь. Именно по этой причине Билл Гейтс и Уоррен Баффет финансируют исследования реакторов-размножителей.
Коммунальные предприятия уже планируют распределенную генерацию. Обратите внимание, как одна коммунальная служба в Колорадо добавляет мощность, номинально эквивалентную половине мощности угольного генератора, но распределенную по нескольким сообществам. Минисети и микросети с их собственными генерирующими мощностями, скорее всего, являются будущим для модернизации электрической сети, поскольку они могут быть отключены, когда с сетью случится что-то плохое, например, недавнее отключение электроэнергии в Техасе, и по-прежнему будут обслуживать их клиентов.
Хорошее место, чтобы начать свое исследование с рассмотрения рейтинговой системы PEER.
Простая альтернатива — построить дополнительные линии электропередачи для сети. Удачи в получении этого прошлого неравнодушных граждан и многих законодателей. Вам нужно будет получить новые права проезда, провести экологические исследования, получить разрешения на строительство, справиться со всеми протестами и, наконец, построить объекты. На это уйдут десятилетия, и уж точно не в течение восьми-пятнадцатилетнего периода, который многие штаты обязали стать безуглеродными. Конечно, все это можно воплотить в жизнь гораздо быстрее, произнеся два волшебных слова, которые заставят владельцев недвижимости повсюду замолчать: выдающийся домен.
Что касается альтернативного производства электроэнергии, существует два класса солнечных ферм, как это определено в действующих правилах: масштабы предприятия и масштабы сообщества. Мысль заключается в том, что многие семейные фермерские хозяйства захотят сдать свою землю в аренду коммерческому застройщику.
Затем разработчики могут получить федеральную помощь для этих общественных проектов. Землевладельцы будут получать примерно 1000 долларов за акр в год за землю, покрытую ячейками (и гораздо меньше за землю без ячеек над ней). Большинство застройщиков постараются не включать повышение стоимости жизни в аренду, но захотят заблокировать вас на срок от 25 до 50 лет.
Вот кикер. Участок общественного масштаба может быть только 80 акров или меньше. С современными технологиями для производства пяти мегаватт электроэнергии требуется 40 акров земли. Кроме того, ваш объект должен находиться в пределах пяти миль от точки доступа к сети, такой как подстанция или распределительная станция. Ожидаемый срок службы оборудования составляет менее 25 лет, а его эффективность со временем снижается.
Если застройщик объявит о банкротстве до окончания срока аренды, вам придется иметь дело с акрами опасных электронных отходов. Это было бы экологической катастрофой для землевладельца. Понятно, что это не простое решение.
Мы знаем это, так как к моей семье обратились с просьбой сдать землю в аренду компании, занимающейся солнечными батареями. Мы решили остаться друзьями с животными, а не вырубать и сносить бульдозерами нашу лесную собственность.
Университет штата Пенсильвания имеет программу, предназначенную для изучения отрасли. Этот подкаст из университета — хороший учебник для начинающих.
Итак, если мы хотим решить проблемы Земли, я молюсь о сверхпроводниках. Это может показаться чрезмерно оптимистичным, и я не задерживаю дыхание, но это кажется более приемлемым, чем, скажем, массовое вымирание. Я верю в науку и технологии.
Тем временем заинтересованные жители Нью-Йорка только что приняли закон, согласно которому, начиная с 2023 года, новое строительство и капитальный ремонт семи этажей или менее должны на 100 процентов обеспечиваться электричеством. Больше никакого природного газа, горячей воды или газовых плит. Их цель — стать углеродно-нейтральными к 2050 году. Стоимость аренды растет, и ресторанная индустрия будет недовольна тем, что газ дает мгновенный нагрев, который предпочитают шеф-повара во всем мире.
«Вот оно». Я был инженером и ботаником всю свою жизнь. Я продолжаю жить по трем законам газовой энтропии:
- Нельзя победить.
- Вы не можете безубыточности.
- Вы не можете выйти из игры.
Боже мой, какую извилистую судьбу устроили мне эти электроны. Я призываю вас, как неоднократно говорил Мэтт Деймон в «Марсианин », «посчитать» и провести собственное исследование. Математика не врёт. Дж.Дж. Кейл сказал то же самое о «Кокаине». Он был не прав. Есть много мертвых рок-звезд. Наука и математика — это истина. Искусство (музыка) не обязательно является правдой, но оно делает нас цельными. Рассмотрите свои приоритеты и выбирайте с умом.
Об авторе
Пережив заблудшую юность, автор ненадолго занялся гражданским строительством и профессиональной фотографией. Столкнувшись с банкротством, он нашел свое истинное призвание в качестве инженера-программиста. Последние 25 лет своей карьеры он посвятил написанию драйверов устройств, прошивок, стеков протоколов, технических спецификаций и документации.
