Zad. Dwa równolegle przewody odległe o 20 cm każdy o długosci 50 mb dzialaja na siebie siła o wartosci 1 N
Jakie prady płyną w nich jeżeli wiadomo,ze natężenie pradu w przewodzie pierwszym jest dwa razy wieksze…..
Tutaj mamy do czynienia z klasycznym przypadkiem rozpatrywania energetycznych linii napowietrznych
o napięciu do 30 kV lub do 1 kV. Dla Twojej wiadomości -żeby poszerzyc swoja wiedzę,sieci takie masz wokół siebie w zyciu.
Część linii napowietrznej pomiedzy sasiednimi konstrukcjami wsporczymi nazywa się przęsłem a konstrukcjami sa znormalizowane slupy.
Pod względem fizykalnym mamy tutaj rozpatrywac przepływ ladunków elektrycznych w przewodnikach
poziomych jakimi sa wlasnie przewody linii energetycznych. Najmniejsze dopuszczalne ze względu na wytrzymalosc mechaniczna przekroje przewodów
znormalizowanych okreslaja Polskie Normy.
Wg ostatnich danych sa to normy np.. PN-75/E-05100
Jako kable eletroenergetyczne stosuje się bądź pojedyncze druty miedziane lub aluminiowe o symbolice L lub D
lub wiazki zyl typu AFL ,które przy rozpietosci przesel powyzej 45 m, kwalifikuja montaz ich na izolatorach .
Dla tych warunkow bez obostrzen-najmniejszy przekroj przewodów typu D i L wynosi przy napieciach powyzej 1 kV
10 mm2 , natomiast przy przewodach stal-aluminium typu AFL-16 mm2.
Założono do warunków zadania,że : prad odbierany w przewodzie I jest dwukrotnie większy ni w I2
Każdy wymuszony( poprzez przylozenie napiecia do przewodów energetycznych ) ruch ladunków powoduje
przepływ elektronów w przewodnikach.Zakladamy ze wytwarzane w ten sposób pole elektryczne o natezeniu E
jest w malym ukladzie stacjonarnym stale. W rzeczywistosci jednak jest ono zmienne i poruszajace się ladunki
niosa ze soba swoje pola elektryczne. Przy kazdym przeplywie pradu mamy do czynienia z ruchem sil pola elektrycznego.
Ponieważ mamy dane, ze
L=50 mb'
F= 1 N		Natęzenie pola elektrycznego możemy wyrazic wzorem :
			E= U/d	[ V/m]
W polu jednorodnym na ladunek próbny jednego kulomba dziala w kazdym punkcie taka sama sila
Ponieważ przesyl energii elektrycznej odbywa się na odleglosci 50 metrow,dlatego
należy sadzic ze zasilanie odbywa się pradem zmiennym jednofazowym . Wymaga to jednak sprawdzenia
Przewody oddzialowuja na siebie sila F-1 N czyli na odleglosci d=0,2 [m]
Praca pradu przemiennego lub stalego na odleglosci d=0,2 m wynosi
		W=F xs=1Nx0.2=0,2 Nm=0,2 J			tyle wynosi wartosc wydzielanego się ciepła, przy odzialywaniu przesylanego pradu pomiedzy przewodami
Z prawa Coulomba mamy,ze wartosc ladunku elektronu Q migrujacego w przewodzie założmy miedzianym przewodnika
pierwszego wynosi Q1 natomiast przewodu oznaczmy 2 -odpowiednio Q2
Traktujac dwa przewodniki ulozone do siebie rownolegle jako okladki kondensatora to mamy ze
			QE= QU/d							:
oraz ze przeciwstawne ladunki się kompensuja
			Q1/Q2=(r1/r2)↑2 stad
			Q1xr2 ↑2=Q2xr1↑2
Zakladajac hipotetycznie,ze pomiedzy okladki kondensatora wprowadzono kropelke oliwy tak jak w doswiadczeniu Millikana,czyli jeżeli ona nie opadnie to znaczy znajduje się w zrownowazonym polu elektrycznym
czyli jeżeli ona nie opadnie jako elementarny ladunek-tzn.znajduje się w jedorodnym polu elektrycznym
o stalym natezeniu E.
Na kropelke oliwy dziala tez sila ciezaru- G=mg skierowana pionowo w dól
Po zrownowazeniu tych sil,mamy ze :
			mg=	QU/d
dlatego żeby obliczyc wielkosc ladunku Q należy obliczyc mase tak drobniutkiej kropelki ,która ma kształt kuli
Znajac z tablic gestosc oliwy ρ wiec wystarczy znalezc promien r kropelki
				m=4/3xπr3 ρ
Po wyłaczeniu oporu kropelki-zacznie ona spadac wskutek sily ciazenia w dol ruchem jedostajnym i wówczas dziala na nia tylko opor lepkosci powietrza
Czyli
			mg=4/3xπr3 ρ=kvr
skad otrzymamy,ze :
			r=	(3kv/4π ρg)↑1/2
taki symbol-↑1/2		oznacza pierwiastek kwadratowy
taki symbol-↑2		oznacza podniesienie do kwadratu
zatem :
		m=	kvr/g	=	kv/g x (3kv/4πρg)↑1/2
Korzystajac z ostatniego zwiazku oraz z zaleznosci (*) otrzymujemy po przeksztalceniach,że:
			Q= mgd/U=( kvd/U)x(3kv/4πρg)↑1/2
To podstawiajac dane liczbowe -takie jak :
	v=0,02 cm/s-predkosc kropelki oliwy (hipotetyczny elektron)
	k=0,034 g/cmxs współczynnik oporu
	ρ=0,92 g/cm3- gestosc oliwy
	d=20 cm -odleglosc okladek kondensatora
	Q=4,8 x 10 do minus potegi 10 C (Culomba )-1 jedn ES.lad-ladunek elementarny elektronu
		stad wyznaczymy wartosc potencjalu U jaki wystepuje pomiedzy dwoma rownoleglymi
	przewodami-czyli okladkami naszego hipotetycznego kondensatora.
stad mamy :
			U=(kvd/Q)x(3kv/4πρg)↑1/2
			U=(0.034x0,02x20/1)x(3x0,034x0,02/4x3,14x0,92x981)↑1/2
czyli :
			U=0,o136x(0,00204x11335,65)↑1/2
			U=0,0136x(23,12470)↑1/2
			U=0,0136x4,809=0,065x300=19,6V
przemnozenie jest jeszcze przez 300 gdyz w ukladzie CGS a nie SI ------1V=1/300 jednostek ES potencjalu
(przeliczenie dla zgodnosci jednostek)
Stad widac ,ze traktujac jako ladunek probny kropelkę oliwy- jako czastkę elementarnego elektronu
napiecie pomiedzy okladkami kondensatora przy rozchyleniu przewodów o 20 cm wynosi tylko 20V
Stad wniosek, ze nie mamy do czynienia z pradem zmiennym a jednak stalym o roznicy potencjałów U=20 V
W takim ukladzie elektrycznym -przewodniki,z kabli energetycznych należy traktowac jako oporniki(rezystory )
Ponieważ sa to linie równolegle-czyli to rezystancje wypadkowa obliczamy ze wzoru :
			1/Rw=1/R1+1/R2
	czyli :
			1/Rw=(R2+R1)/(R1xR2)
			czyli Rw=	(R1xR2)/(R1+R2)
	Rezystancje wypadkowa jednorodnego przewodnika wyraza wzór :
			R=ρx1/S=1/(ϒS)
			R -rezystancja w [Ω]		l-dlugosc przewodnika; S-przekroj
				poprzeczny przewodnika w [m2]
			ϒ- koduktywność (przewodnosc wlaściwa) S/m						1S/m=10 do potegi minus 6[ m/(Ωmm2)]
	Dla naszego ukladu zakladajac,ze mamy do czynienia z drutem miedzianym D- o przekroju S=10 mm2
	przy przęsle powyzej 45 m,to obliczymy rezystancję wypadkową Rw
	I nastepnie stosujac prawo Ohma dla pradu stalego oraz I Prawo Kirchhofa obliczymy prady w kazdej galęzi przewodnika'
	przewodnosc dla miedzi znajdziesz w tablicach
	Wychodzac z Prawa Ohma dla ukladu pradu stalego otrzymamy :
					U = Ix Rw
	podsatawiajac obliczona rezystancje wypadkowa otrzymay, ze
					I= U/Rw		ponieważ teraz mamy uklad SI to Rw należy podac w Ώ w ohmach a napiecie w V
	ogolna zaleznosc pradowa , gdy rezystory ( przewodniki ) sa polaczone rownolegle
					I1
					R1	-------
					R2	-------
					I2
				--------	ǁ	------
					I2 = 0,5 I1