Eng Ru
Отправить письмо

Грозовая энергетика как перспективный источник энергии. Передача энергии в грозу сообщение

$direct1

«Передача энергии в грозу» (ученика 8 класса)

МКОУ Черновская СОШ

ДОКЛАД

На тему: «Передача энергии в грозу»

Подготовил Васёха Юрий

Ученик 8 класса

Проверил учитель физики

Лаптев Александр Александрович

2016 г

Передача энергии в грозу

Когда часть, поступающий от Солнца энергии поглощается Землёй, то наблюдается увеличения внутренний энергии Земли и соответствующе повышение температуры. Часть этой энергии передаётся воздуху, соприкасающемуся с Землёй. Кинетическая энергия молекул воздуха увеличивается, то есть уменьшается плотность воздуха. В итоге воздух поднимается, часть водяного пара в нем конденсирует, и формируется поднимающиеся капли воды. С подъёмом молекул соответственно возрастает их потенциальная энергия.hello_html_47793917.jpg

По мере того, как водяные капли движутся через электрическое поле Земли, они заражаются. Происходит разделение зарядов, и верх облака приобретает заряд, отличный от заряда его нижней части. Между различными частями облака устанавливают сильные электрические поля, так же как и между низом облака и Землей. Таким образом, происходит накопление электрической потенциальной энергии.

Рано или поздно энергия высвобождается прохождением электрического разряда, который производит вспышку молнии. Если вспышка молнии происходит между основанием облака и Землей, то она может повредить дома и расколоть деревья. Вспышки молнии сопровождают раскатами грома вследствие перехода части энергии в звуковую. Потенциальная энергия водяных капель высвобождается в виде кинетической энергии, когда капли выпадают в виде дождя и града. В зависимости от обстоятельств может быть высвобожден значительная кинетическая энергия, которая причинит много вреда. Любой фермер может это засвидельствовать при осмотре всходов после сильной грозы.

Пока лишь краткое упоминание касалось ветров, сопровождающих бурю. Иногда циркуляция ставится очень сильной, и возникают вихри, наносящие большой ущерб. Эти явления более явно проявляются в тропических районах, чем в средней полосе.

Гроза является примером естественного явления, в котором энергия Солнца превращается в другие виды энергии. Оно может рассматриваться как природный генератор: тепловая энергия Солнца превращается а механическую энергию в виде ветра, дождя и так далее. К сожалению, выходом энергии Солнца нельзя управлять. Одним из результатов изучения физики является то, что вы будете глубже понимать, как преобразуется энергия из одного вида в другой, а это даст вам возможность использовать доступные виды энергии и эффективно управлять ею.

infourok.ru

Источники энергии – Грозы (Молнии)

01 11 2016      greenman       Пока нет комментариев  

Источники энергии – Грозы (Молнии)Грозой называются разряды атмосферного электричества в форме молний, сопровождаемые громом.

Гроза — одно из наиболее величественных явлений в атмосфере. Особенно сильное впечатление производит она, когда проходит, как говорят, «прямо над головой». Удар грома следует за ударом одновременно со вспышками молнии при ураганном ветре и сильном ливне.

Гром — это своеобразный взрыв воздуха, когда он под влиянием высокой температуры молнии (около 20 000°) мгновенно расширяется и затем сжимается от охлаждения.

Линейная молния — огромная электрическая искра длиной в несколько километров. Ее появление сопровождается оглушительным треском (громом).

Ученые уже давно внимательно наблюдали и пытались изучить молнию. Ее электрическая природа была раскрыта американским физиком В. Франклином и русским естествоиспытателем М. В. Ломоносовым.

Когда образуется мощное облако с крупными дождевыми каплями, сильные и неровные восходящие потоки воздуха начинают дробить дождевые капли в его нижней части. Отделившиеся наружные частички капель несут в себе отрицательный заряд, а оставшееся ядро оказывается заряженным положительно. Мелкие капли легко уносятся потоком воздуха вверх и заряжают верхние слои облака отрицательным электричеством; крупные капли собираются внизу облака и заряжаются положительно. Сила разряда молний зависит от силы потока воздуха. Такова схема электризации облака. В действи-тельности этот процесс гораздо сложнее.

Удары молнии нередко вызывают пожары, разрушают здания, портят линии электропередачи, нарушают движение электропоездов. Для борьбы с вредным действием молнии необходимо «поймать» ее и тщательно изучить в лаборатории. Сделать это нелегко: ведь молнии пробивают сильнейшую изоляцию и опыты с ней опасны. И тем не менее ученые блестяще справляются с этой задачей. Чтобы поймать молнию, в горных грозовых лабораториях устанавливают антенну длиной до 1 км между выступами гор или между горой и мачтами лаборатории. Молнии и ударяют в такие антенны.

Ударив в токоприемник, молния по тросу попадает в лабораторию, проходит через записывающие приборы-автоматы и немедленно уходит в землю. Автоматы заставляют молнию как бы «расписаться» на бумаге. Так удается измерить напряжение и силу тока молнии, продолжительность электрического разряда и многое другое.

Оказалось, что молния имеет напряжение в 100 и более миллионов вольт, а сила тока доходит до 200 тыс. ампер. Для сравнения укажем, что в линиях передач электрической энергии используются напряжения в десятки и сотни тысяч вольт, а сила тока выражается сотнями и тысячами ампер. Но в одной молнии количество электричества невелико, так как ее продолжительность обычно исчисляется малыми долями секунды. Одной молнии хватило бы на питание только одной 100-Ваттной лампочки в течение суток.

Однако применение «улавливателей» заставляет ученых ждать ударов молнии, а они ведь не так уж часты. Для исследований гораздо удобнее создавать искусственные молнии в лабораториях. При помощи специальной аппаратуры ученым удалось получить на короткое время напряжение электричества до 5 млн. вольт. Разряд электричества давал искры до 15 метров длиной и сопровождался оглушительным треском.

Изучать молнии помогает фотография. Для этого в темную ночь направляют объектив фотоаппарата на грозовое облако и оставляют на некоторое время камеру открытой. После вспышки молнии объектив фотоаппарата закрывают, и снимок готов. Но такая фотография не дает картинки развития отдельных частей молнии, поэтому применяют особые вращающиеся фотокамеры. Необходимо, чтобы механизм аппарата при съемке вращался достаточно быстро (1000—1500 оборотов в минуту), тогда на снимке проявятся отдельные части молнии. Они покажут, в каком направлении и с какой скоростью развивался разряд.

 

Различают несколько типов молнии

Плоская молния имеет вид электрической вспышки на поверхности облаков.

Линейная молния — гигантская электрическая искра, очень извилистая и с многочисленными отростками. Длина такой молнии 2—3 км, но бывает до 10 км и больше. Линейная молния обладает большой силой. Она расщепляет высокие деревья, иногда поражает людей, а при ударе в деревянные строения часто вызывает пожары.

Неточная молния — светящаяся пунктирная молния, пробегающая на фоне облаков. Это очень редкая форма молнии.

Ракетообразная молния развивается очень медленно, разряд ее продолжается 1 —1,5 секунды.

Наиболее редкая форма молнии — шаровая. Это круглая светящаяся масса. В закрытом помещении наблюдали шаровую молнию величиной с кулак и даже с голову, а в свободной атмосфере диаметром до 20 м. Обычно шаровая молния исчезает бесследно, но иногда она взрывается со страшным треском. При появлении шаровой молнии слышен свистящий или жужжащий звук, она как бы кипит, разбрасывая искры; после ее исчезновения в воздухе часто остается дымка. Продолжительность шаровой молнии от секунды до нескольких минут. Движение ее связано с воздушными течениями, но в некоторых случаях она перемещается самостоятельно. Шаровые молнии возникают в сильные грозы.

Шаровая молния возникает под воздействием разряда линейной молнии, когда в воздухе происходят ионизация и диссоциация объема обыкновенного воздуха. Оба эти процесса сопровождаются поглощением огромного количества энергии. Шаровая молния, в сущности не имеет права называться молнией: ведь это просто раскаленный и заряженный электрической энергией воздух. Сгусток заряженного воздуха постепенно отдает свою энергию свободным электронам окружающих слоев воздуха. Если шар свою энергию отдает на свечение, то он просто исчезает: превращается снова в обыкновенный воздух. Когда же на своем пути шар встречает какие-либо вещества, действующие как возбудители, он взрывается. Такими возбудителями могут быть окиси азота и углерода в виде испарений, пыли, сажи и т. д.

Температура шаровой молнии около 5000°. Подсчитано также, что энергия взрыва вещества шаровой молнии в 50—60 раз превышает энергию взрыва бездымного пороха.

При сильных грозах бывает очень много молний. Так, во время одной грозы наблюдатель за 15 минут насчитал 1 тыс. молний. Во время одной грозы в Африке за час отметили 7 тыс. молний.

Чтобы предохранить здания и другие сооружения от молнии, применяется громоотвод, или, как теперь правильно называют, молниеотвод. Это — металлический стержень, соединенный с надежно заземленным проводом.

Для защиты от молнии не становитесь под высокими деревьями, особенно одиноко стоящими, так как молния часто ударяет в них. Очень опасен в этом отношении дуб, потому что его корни глубоко уходят в грунт. Никогда, не надо укрываться в стогах сена и снопах. В открытом поле, особенно на возвышенных местах, при сильной грозе идущий человек подвергается большой опасности поражения молнией. В таких случаях рекомендуется сесть на землю и переждать грозу.

Перед началом грозы необходимо уничтожить сквозняки в помещении и закрыть все дымоходы. В сельских местностях не следует вести разговоры по телефону, особенно при сильных грозах. Обычно у нас сельские телефонные станции в это время прекращают соединение. Радиоантенны при грозе нужно всегда заземлять.

Если случится несчастье — кто-либо будет контужен молнией, необходимо немедленно оказать пострадавшему первую помощь (искусственное дыхание, специальные вливания и т. д.). Кое-где существует вредный предрассудок, будто пораженному молнией можно помочь, закопав его тело в землю. Этого ни в коем случае нельзя делать: человек, пострадавший от молнии, особенно нуждается в усиленном притоке воздуха к телу.

Просто о сложном – Источники энергии – Грозы (Молнии)

  • Галерея изображений, картинки, фотографии.
  • Грозы и молнии как источники энергии – основы, возможности, перспективы, развитие.
  • Интересные факты, полезная информация.
  • Зеленые новости – Грозы и молнии как источники энергии.
  • Ссылки на материалы и источники – Источники энергии – Грозы (Молнии).

greensource.ru

За границами учебника. Передача внутренней энергии в грозу.

8 класс, продолжаем изучение темы «Тепловые явления». Сегодня мы с Вами говорили о внутренней энергии. Здесь я представляю вашему вниманию описание передачи внутренней энергии в грозу. Когда часть поступающей от Солнца энергии поглощается Землей, то наблюдается увеличение внутренней энергии Земли и соответствующее повышение температуры. Часть этой энергии передается воздуху, соприкасающемуся с Землей. Кинетическая энергия молекул воздуха увеличивается, и в результате число молекул на единицу объема уменьшается, то есть уменьшается плотность воздуха. В итоге воздух поднимается, часть водяного пара в нем конденсируется, и формируются поднимающиеся капли воды. С подъемом молекул соответственно возрастает их потенциальная энергия. По мере того, как водяные капли движутся через электрическое поле Земли, они заряжаются. Происходит распределение зарядов, и верх облака приобретает заряд, отличный от заряда его нижней части. Между различными частями облака устанавливаются сильные электрические поля, так же как между низом облака и Землей. Таким образом, происходит накопление и электрической потенциальной энергии. Рано или поздно энергия высвобождается прохождением электрического заряда, который производит вспышку молнии. Если вспышка молнии происходит между основанием облака и Землей, то она может повредить дома и расколоть деревья. Вспышки молнии сопровождаются раскатами грома вследствие перехода части энергии в звуковую. Потенциальная энергия водяных капель высвобождается в виде кинетической энергии, когда капли выпадают в виде дождя и града. В зависимости от обстоятельств может быть высвобождена значительная кинетическая энергия, которая причинит много вреда. Гроза является примером естественного явления, в котором энергия Солнца превращается в другие виды энергии. Оно может рассматриваться как природный генератор: тепловая энергия Солнца превращается в механическую энергию в виде ветра, дождя и так далее. К сожалению, выходом энергии Солнца нельзя управлять. Одним из результатов изучения физики является то, что Вы будите глубже понимать, как преобразуется энергия из одного вида в другой, а это даст Вам возможность использовать доступные виды энергии и эффективно управлять ею.

alextatyan.blogspot.com

безумству храбрых поем мы песни

Грозовая энергетика – это пока лишь теоретическое направление. Суть методики заключается в поимке энергии молний и перенаправлении ее в электросеть. Данный источник энергии возобновляем и относится к альтернативным, т.е. экологически безопасным.

Процесс образования молний весьма сложен. Изначально из наэлектризованного облака к земле устремляется разряд-лидер, который был сформирован электронными лавинами, слившимися в разряды (стримеры). Этот разряд оставляет за собой горячий ионизированный канал, по которому в обратном направлении движется главный разряд молнии, вырванный с Земли мощным электрическим полем. За доли секунды процесс повторяется несколько раз. Основная проблема – это поймать разряд и перенаправить его в сеть.

Грозовая энергетика

Преимущества

За небесным электричеством охотился еще Бенджамин Франклин. Во время грозы он запустил воздушного змея в облако и понял, что тот собирает электрический заряд.

Энергия молний – это 5 млрд джоулей чистой энергии в одном ударе, что сопоставимо со 145 л бензина. Считается, что 1 разряд молнии содержит в себе такое количество энергии, которое все население США потребляет в течение 20 минут.

Ежегодно по всему миру регистрируется около 1,5 млрд разрядов, т.е. молния бьет по поверхности Земли примерно 40-50 раз в секунду.

Преимущества грозовой энергетики

Эксперименты

11 ноября 2006 г. компания Alternative Energy Holdings заявила о своих успехах в деле создания прототипа конструкции, которая могла бы продемонстрировать «захват» молнии с последующим преобразованием ее в «бытовую» электроэнергию. Компания заявила, что окупаемость действующего промышленного аналога составит 4-7 лет при розничной цене 0,005 долл. США за 1 кВт-ч. К сожалению, руководство проекта после серии практических опытов было вынуждено сообщить о провале. Тогда Мартин А. Умани сравнил энергию молний с энергией атомной бомбы.

В 2013 г. силами сотрудников университета Саунгтгемптона в лабораторных условиях был смоделирован искусственный заряд, аналогичный по всем параметрам молнии естественного происхождения. Благодаря сравнительно простому оборудованию ученые смогли «поймать» его и всего за несколько минут полностью зарядить аккумулятор смартфона.

Перспектива

Молниевые фермы пока являются мечтой. Они бы стали неиссякаемыми экологически безопасными источниками весьма дешевой энергии. Развитию данного направления энергетики препятствует ряд фундаментальных проблем:

Преобразование энергии

  • предсказать время и место грозы невозможно. Это означает, что даже там, где установлен максимум по ударам молний, нужно смонтировать достаточно много «ловушек»;
  • молния – это кратковременный энергетический всплеск, длительность которого равна долям секунды, и его нужно очень быстро осваивать. Для решения этой задачи нужны мощнейшие конденсаторы, которых еще не существует, а цена их, вероятно, будет очень высока. Можно применить и разнообразные колебательные системы с контурами 2-го и 3-го рода, позволяющие согласовывать нагрузку с внутренним сопротивлением генератора;
  • мощность разрядов также сильно отличается. Большинство молний – это 5-20 кА, но бывают всполохи силой тока в 200 кА, а каждый из них нужно привести к стандарту в 220 В и 50-60 Гц переменного тока;
  • молния бывает отрицательной, образующейся из энергии, скопившейся в нижней части облака, и положительной, накапливающейся в верхней его части. Данный фактор также нужно принимать во внимание при оборудовании молниевой фермы. Более того, чтобы уловить положительный заряд, потребуются затраты энергии, что доказано на примере люстры Чижевского;
  • плотность заряженных ионов в 1 куб.м атмосферы низка, сопротивление воздуха велико. Соответственно «поймать» молнию сможет только ионизированный электрод, максимально приподнятый над поверхностью земли, но он сможет улавливать энергию только в виде микротоков. Если же поднять электрод слишком близко к наэлектризованным облакам, это может спровоцировать молнию, т.е. получится кратковременный, но мощный всплеск напряжения, который приведет к поломке оборудования молниевой фермы.

Несмотря на очевидные сложности идея создания молниевых ферм жива: очень хочется человечеству укротить природу и получить доступ к огромным возобновляемым запасам энергии.

ekoenergia.ru

6. Влияние молнии на работу электрических систем и радио. Молния и гром

6. Влияние молнии на работу электрических систем и радио

Очень часто молния ударяет в провода линий передач электрической энергии. При этом либо грозовой разряд поражает один из проводов линии и соединяет его с землёю, либо молния соединяет между собой два или даже три провода. Во всех этих случаях молния, канал которой является хорошим проводником электричества, замыкает провода и направляет электрическую энергию по неправильному пути. Наступает авария, и потребитель остаётся без электроэнергии.

Чтобы предупредить такого рода аварии, принимаются различные меры. Чаще всего над проводами линии электропередачи подвешивают дополнительный провод (его называют тросом), хорошо соединённый с землёй. Так как трос возвышается над остальными проводами линии, то молния ударяет в него и отводится в землю через мачты, на которых он укреплён.

Грозовые разряды оказывают сильные помехи и радиоприёму. Всем радиолюбителям известны характерные трески и щелчки в наушниках или репродукторах. Эти помехи возникают даже при очень далёких грозах. Если гроза находится на расстоянии в несколько десятков километров, то помехи бывают очень сильными. При ещё более близких грозах, радиоприём на антенны делается опасным, потому что молния может ударить в антенну и проникнуть по радиовводу в жилые помещения. В науке хорошо известен случай, когда молния, проникшая таким образом в помещение через небольшую антенну, служившую для физических опытов (радио тогда ещё не было), убила крупного физика, друга Ломоносова — профессора Рихмана.

Для защиты от возможного проникновения молнии в помещение по антенному вводу во время грозы тщательно заземляют антенну с помощью специального переключателя.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

fis.wikireading.ru

Влияние гроз на воздушные линии электропередач

Любая воздушная линия электропередач представляет собой наиболее протяженный элемент электрической цепи. Необходимо заметить, что такие линии чаще других элементов подвергаются ударам молний во время гроз. Из-за этого ВЛЭП выходят из строя и получают серьезные повреждения. Согласно статистике, около 80% всех аварий, происходящих на подобных линиях электропередач, связано с молниями. Длина молнии может достигать нескольких километров. Они образуются только при определенных природных условиях. Так, например, молнии не будет без восходящих потоков воздуха, которые образуются при нагреве тех слоев воздуха, которые прилегают к поверхности земли.

Разумеется, повлиять на погоду человек не может, поэтому специалистам остается лишь разрабатывать новые меры по защите ВЛЭП от грозовых отключений. Однако нельзя забывать о том, что на сегодняшний день просто невозможно полностью защитить линии от грозы. Поэтому при разработке и расчете линий электропередач учитывается и тот факт, что за год они будут отключаться какое-то количество раз. Грозозащита призвана минимизировать число отключений, происходящих из-за ударов молний.

 

Различные меры борьбы с грозовыми отключениями

 

Для каждой проектируемой воздушной линии электропередач число грозовых отключений рассчитывается из определенных условий. Во-первых, на него влияет надежность самого электроснабжения, поступающего на потребителей. А во-вторых, при расчете очень важно учитывать работу выключателей, которые производят коммутацию линий, и их устойчивость к нагрузкам. Такие выключатели способны намного уменьшить количество отключений. Это обусловлено тем, что при отключении такие устройства могут автоматически повторно включить линии и тем самым возобновить их работу. Также отключения могут прогнозироваться благодаря оценке интенсивности гроз в том районе, где будут прокладываться ВЛЭП.

В целях грозозащиты на линиях электропередач с металлическими опорами могут подвешиваться специальные тросовые молниеотводы. Кроме того, специалисты могут уменьшить импульсное сопротивление заземления тросов и опор. Также защиту повышает удлинение пути перекрытия для снижения вероятности преобразования импульсной дуги в силовую. Это более применимо для линий электропередач с деревянными опорами.

 

zaryad.com

Грозовая энергетика

Буранов Разиф Расимович Студент УГАТУ, Россия, Республика. Башкортостан. г. Уфа

Научный руководитель: Терегулов Т.Р. Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет филиал в г. Туймазы E-mail: [email protected]

В статье будут описаны основные параметры молнии, перспективы развития грозовой энергетики, интересные факты, проблемы в этой сфере.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: МОЛНИЯ, ГРОЗОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА, ГРОЗА, ЭНЕРГИЯ, РАЗРЯД, ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.

Грозовая энергетика — это способ получения энергии путём поимки и перенаправления энергии молний в электросеть. Данный вид энергетики использует возобновляемый источник энергии и относится к альтернативным источникам энергии. Молния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Сила тока в разряде молнии на Земле достигает 10-500 тысяч ампер, напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт. Мощность разряда — от 1 до 1000 ГВт. Количество электричества, расходуемого молнией при разряде — от 10 до 50 кулон. 11 октября 2006 года компания Alternative Energy Holdings объявила об успешном развитии прототипа модели, которая может продемонстрировать возможности «захвата» молнии для дальнейшего её превращения в электроэнергию. Такой вид энергии не приносит не какого вреда окружающей среде. Удешевит цену на электроэнергию. Такая установка окупаться такая установка будет за 4–7 лет. В разное время разные изобретатели предлагали самые необычные накопители — от подземных резервуаров с металлом, который плавился бы от молний, попадающих в молниеотвод, и нагревал бы воду, чей пар вращал бы турбину, до электролизёров, разлагающих разрядами молний воду на кислород и водород.

В 2006 году специалисты, работающие со спутником NASA «Миссия измерения тропических штормов», опубликовали данные по количеству гроз в разных регионах планеты. По данным исследования стало известно, что существуют районы, где в течение года происходит до 70 ударов молний в год на квадратный километр площади. Из этого следует что Грозовая энергетика имеет свое будущие. По некоторым данным, при одной мощной грозе высвобождается столько же энергии, сколько все жители США потребляют за 20 минут

Проблем тут масса. Нужно предугадать где случиться гроза.

Разряд молнии длится доли секунд. За это время нужно успеть запасти его энергию. Для этого нужны мощные и дорогостоящие конденсаторы. Также могут применяться различные колебательные системы с контурами второго и третьего рода, где можно согласовывать нагрузку с внутренним сопротивлением генератора. Молния является сложным электрическим процессом и делится на несколько разновидностей: отрицательные — накапливающиеся в нижней части облака и положительные — собирающиеся в верхней части облака. Это тоже надо учитывать при создании молниевой фермы.

Итак подведем итоги.

Из плюсов можно сказать, что грозовая энергетика более дешёвой и экологический чистый вид энергии .

Во-первых, есть районы где молнии бьют часто и ловить их будет легче.

Во-вторых Они будут окупаться за 4-7 лет .Конечно, какую бы станцию по ловле молний мы ни придумали, её КПД при преобразовании тока будет далеко не 100%, да и поймать, видимо, удастся отнюдь не все молнии, ударившие в окрестностях молниевой фермы.

Основным из минусов разряд молнии длится доли секунд, нужно дорогое оборудование. И грозы случаются на Земле очень неравномерно.

Список литературы

  1. Статья о молниевых фермах — www.membrana.ru/particle/3136
  2. 10112006 — www.alternateenergyholdings.com/news/press-releases-all-news/10112006.aspx
  3. Directory: Lightning Power — PESWiki — peswiki.com/index.php/Directory:Lightning_Power
  4. NASA — NASA Satellite Identifies the World’s Most Intense Thunderstorms — www.nasa.gov/vision/earth/lookingatearth/intense_storms.html

journalpro.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта