Elektryczność i Magnetyzm

Transkrypt

1 Elektryczność i Magnetyzm Wykład: Piotr Kossacki Pokazy: Magda Grzeszczyk, Paweł Trautman Wykład czwarty 8 marca 2018

2 Z poprzedniego wykładu Pole potencjału Statyczne pole elektryczne i przewodnik Elektroskop jako miernik napięcia Pomiar wysokich napięć, elektrometry Sonda płomieniowa Maszyny elektrostatyczne Wyładowanie elektryczne

3 Jaka długa iskra?

4 Wyładowanie elektryczne kv d

5 Wyładowanie elektryczne 25 pomiar na wykladzie 4III U=A*d : napiecie [ kv ] A = 4 kv/mm A =3.3 kv/mm odleglosc [ mm ]

6 Wyładowanie elektryczne 25 Napiecie [ kv ] U=a*d, a=3.47 kv/mm d [ mm ]

7 Świeca i wyładowanie

8 Wyładowanie elektryczne U w = f(d) wskazuje na zależność od natężenia pola elektrycznego W suchym powietrzu w przybliżeniu ε = 4 kv/mm Interpretacja: Rozpędzanie elektronów na długości drogi swobodnej λ do energii jonizacji E j : eε λ = E j Przyjmując E j = 1 ev, otrzymujemy λ = (E j /e)/ ε = 1 V/4 kv/mm = 0.25 µm

9 Jak zwiększyć krytyczne natężenie pola elektrycznego? SF 6 gaz izolujący, pozwala zmniejszyć powierzchnię rozdzielnic średniego i wysokiego napięcia razy

10 Wyładowanie elektryczne Sieci wysokiego napięcia AC do 110 kv 765 kv Napięcie bezpieczne : AC 50V DC 120V Ale w warunkach wilgotnych / w wodzie: AC 25V lub 12V DC60V lub 30V

11 400kV 750kV

12 Wyładowanie elektryczne Sieci wysokiego napięcia AC do 115 kv 765 kv Intel 32nm technology (2010) 1V 30 kv/mm

13 Natężenie pola w pobliżu powierzchni przewodnika Zależy od krzywizny powierzchni przewodnika

14 Rola ostrza kv

15 Ognie Św.Elma The Aerial World, by Dr. G. Hartwig, London, 1886 wyładowanie koronowe, piorunochron aktywny (Benjamin Franklin) NA PIORUNOCHRON UMIESZCZONY NA ZAMKU WARSZAWSKIM...A na koniec, aby Gdy się wichry zawezmą i srogie łoskoty, Rażąc poziome twory ognistymi groty, Gmach ten nowotną sztuką bojaźni pozbawił, Powietrznego ku straży przewodnika stawił. Tak mówiąc, Wieczny Twórco, którego rozkazem I niebo się, i ziemia niskim ściele płazem, I morze rozigrane, a groźnym skinieniem Pierzcha wszelka przeciwność przed ludzkim plemieniem, Osłoń twym nieprzebitym puklerzem te domy I ojczyznę, troiste uchylając gromy. Adam Naruszewicz

16 Młynek Franklina Od czego łatwiej się odepchnąć? p = 2mE Masa protonu 2 tysiące razy większa od masy elektronu! Jaki znak ładunku????? Młynek Franklina - model silnika elektrycznego (jonowego) 16

17 Lewitacja : dlaczego lata?

18 Silnik jonowy Exhaust speeds of 30 km/s are not uncommon, which is far faster than the km/s for chemical rockets. In practice, with currently practical energy sources of perhaps a few tens of kilowatts, and given a typical Isp of 3000 seconds (30 kn s/kg), ion thrusters give only extremely modest forces (often tenths or hundredths of a newton).

19 Deep Space 1 (1998), Dawn (2007) The spacecraft Deep Space 1 was launched October 24, 1998 on top of a Delta II rocket. As part of NASA's New Millennium program, the primary goal was the testing of technologies to lower the cost and risk of future missions The NSTAR ion thruster, developed at NASA's Glenn Research Center, achieves a specific impulse of one to three thousand seconds. This is an order of magnitude higher than traditional space propulsion methods, resulting in a mass savings of approximately half. This leads to much cheaper launch vehicles. Although the engine produces just 92 millinewtons of thrust at maximum power (about a third of an ounce-force), the craft achieved high speeds because ion engines thrust continuously for long periods. The engine fired for 678 total days, a record for such engines. The next spacecraft to use NSTAR engines is the Dawn Mission (launched on 27 September 2007 to explore the dwarf planet Ceres and the asteroid Vesta), with three redundant units.

20 Deep space 1

21 Jeszcze jeden silnik

22 Inna odmiana silnika jonowego

23 Jeszcze jeden silnik

24 Wyładowanie elektryczne chmura burzowa: cumulonimbus

25

26 Wyładowanie elektryczne

27 Piorunochrony pierwsze ostrzowe (~1752) Benjamin Franklin, Vaclav Divis pasywne - drutowe aktywne (nieskuteczne) L. Szillard