text:
Әдебиеттер тізімі
1 Андерсон Д. Дискретная математика и комбинаторика. Пер.с англ. -М.: Издательский дом «Вильямс», 2004.
2 Нефедов Ф.А., Осипова В.А. Курс дискретной математики. –М.: Издательство МАИ, 1992.
3 Судоплатов С.В., Овчинникова Е.В. Элементы дискретной математики. -М.: «Инфра-М», 2002.
4 Яблонский С.В. Введение в дискретную математику. –М.: Наука, 1979.
5 Асеев Г.Г., Абрамов О.М., Ситников Д.Э. Дискретная математика. –Ростов н/Д.: Феникс, Харков: Торсинг, 2003.
ӘОЖ 519
ГРАФТАРДАҒЫ ҚЫСҚА ЖОЛДЫ ІЗДЕУДІҢ ДЕЙКСТРА (1) АЛГОРИТМІ
Мырзашева А.Н., Қалақбасова Н.Б.
Х.Досмұхамедов атындағы Атырау мемлекеттік университеті, Атырау қаласы
Тараз мемлекеттік педагогикалық институты, Тараз қаласы
Графтардағы қысқа жолды іздеу әдістері графтар теориясының негізгі классикалық есептерінің бірі болып
табылады. Графтардағы қысқа жолды іздеу есебі дегеніміз - графтағы жолды құрайтын қабырғалар
салмақтарының қосындысы минималданатын екі нүктенің (төбенің) арасындағы ең қысқа жолды іздеу есебі
болып табылады. Қысқа (қарапайым, жай) тізбекті геодезиялық тізбек деп те атайды.
Қысқа жол туралы есептің әртүрлі қойылу жағдайлары бар. Графтағы қысқа жолды іздеу есебі
бағытталған, бағытталмаған немесе аралас графтар үшін анықталуы мүмкін. Бұл жұмыста қарапайым түрде
бағытталмаған граф үшін есептің қойылуы қарастырылады. Бағытталған немесе аралас графтар үшін қосымша
түрде қабырғалардың бағыттары ескерілуі керек.
Графтағы қысқа жолды іздеу есебіне ұқсас болатын есептегіш геометриядағы евклидтік қысқа жолды
іздеу есебі, коммивояжер есебі, канадалық саяхатшы есебі, сызықтық программалау есептері т.б. бар.
Қарастырылып отырған есептің әртүрлі қойылуларына сәйкес графтағы қысқа жолды іздеу есебін шешудің
көптеген алгоритмдері белгілі. Олардың ішінен Дейкстра, Флойд-Уоршелл, Беллман-Форд, Джонсон, Ли
(толқындық алгоритм), Килдала алгоритмдерін атауға болады. [1]
Сипатталатын алгоритм Дейкстра алгоритмі деп аталады. Дейкстра алгоритмі 1959 жылы нидерландтық
оқымысты Эдсгер Дейкстраның ойлап тапқан графтардағы алгоритмі. Бұл алгоритм көмегімен қажетті ақпараттар
берілген жағдайда теріс салмақты (теріс мәнді) қабырғалары жоқ графтардың бір төбесінен басқа төбелеріне
дейінгі ең қысқа ара қашықтық табылады. Мысалы, сол кезде қажетті ақпараттар берілген жағдайда осы
алгоритмді пайдаланып, бір қаладан басқа қалаларға барудың тиімді жолдар тізбегін анықтауға, кай елге
мұнайды экспортқа шығару тиімділігін анықтауға мүмкіндік болды. Алгоритм программалауда, және көптеген
технологияларда, мысалы OSPF және ІS-ІSмаршруттау хаттамаларында кең түрде қолданылады (OSPF -
ағылшынша
Open Shortest Path First
–каналдың (link-state technology) жағдайын бақылау технологиясына
негізделген және қысқа жолды табу үшін Дейкстра алгоритмін (Dijkstra’s algorithm) қолданатын
динамикалық
маршруттау хаттамасы. IS-IS - қосылыстар жағдайына негізделген маршруттау хаттамасы, алынған ақпаратты
алып қор жасақтайды, мұнда да ең тиімді маршрутты есептеу үшін Дейкстра алгоритмі қолданылады).
Бұл алгоритмнің бірнеше үлгілері (нұсқалары) бар. Дейкстра (1) алгоритмінің ең қысқа жолдың
ұзындығын ғана емес жолдың өзін де анықтайтын қосымша қасиеті бар. Бұл ең қысқа жолдың әрбір төбесі үшін
жолдың алдыңғы төбесін көрсетіп отыратын көрсеткіш көмегімен жүзеге асырылады. Сонымен, егер А мен В-ның
арасындағы ең қысқа жолдың ұзындығы табылса, онда ең қысқа жолдың бойымен кері бағытта В-дан А-ға қарай
қозғала отырып, жолдың өзін табуға болады.
Мынадай теореманы тұжырымдаймыз.
Теорема. Егер
1
v
a
және
n
v
b
болғанда
n
j
j
i
i
v
v
v
v
v
v
v
...,
,
,
...,
,
,
...,
,
,
1
1
2
1
-
а
мен
b
төбелері
арасындағы ең қысқа жол (ара қашықтық) болса, онда бұл жолдың
i
v
және
j
v
төбелерінің арасындағы
j
i
i
v
v
v
...,
,
,
1
бөлігі де i
v
және
j
v
төбелерінің арасындағы ең қысқа жол болады.
Дейкстра (1) алгоритмі. Дейкстраның бірінші алгоритмінің тұжырымдамасын, одан соң оның қолданылу
жағдайларын қарастырамыз. Алгоритмге сәйкес
1
v
төбесінен
п
v
төбесіне дейінгі ең қысқа ара қашықтық
іздестіріледі.
1
v
төбесінен басталады және
1
v
төбесінен бастап онымен сыбайлас болатын әрбір төбеге дейінгі
108
ара қашықтық табылады.
1
v
төбесіне дейінгі ара қашықтық ең аз болатын төбені таңдаймыз, айталық бұл
i
v
төбесі болсын. Бұдан соң, 1
v
төбесінен бастап i
v
төбесі арқылы өтетін жол бойынан
i
v
төбесімен сыбайлас
болатын әрбір төбеге дейінгі қашықтықты табамыз. Егер бұл қашықтық ағымдағы төбелердің әрқайсысына
тағайындалған ара қашықтықтан аз болса, онда олармен ағымдағы ара қашықтықты алмастырамыз. Қайтадан
алдыңғы таңдалған төбеден басқа
1
v
төбесіне жақын төбені таңдап, процесті қайталап жүргіземіз.
Дейкстра (1) алгоритмі
Алгоритм салмағы берілген графтар үшін
1
v
төбесінен
п
v
төбесіне дейінгі ең қысқа ара қашықтықты
анықтайды. Әрбір төбеге
0
,
реттелген парын сәйкестікке қоямыз.
r
i
v
m
v
,
төбесінің бірінші координатасы
1
v
төбесінен
i
v
төбесіне дейінгі тағайындалған ара қашықтықты, ал екінші координата
1
v
төбесінен
i
v
төбесіне дейінгі жолдың алдыңғы төбесін білдіреді.
(1)
0
,
1
v
төбесінен бастау керек, оны
0
,
0
1
v
деп өзгертіп, тұрақты ретінде алу керек. Басқа
төбелер бұл кезде уақытша болып қалады.
(2) k
v
төбесіне сыбайлас болатын әрбір
j
v
төбесі үшін
r
k
v
m
v
,
төбесі тұрақты болған кезде
k
v
төбесінен
j
v
төбесіне дейінгі қашықтыққа
т
шамасын қосу керек. Егер алынған мән
j
v
төбесіне тағайындалған
ағымдағы қашықтықтан аз болса, онда ағымдағы қашақтықты осы қосындымен алмастыру керек және екінші
координатаны
k
v
төбесі деп өзгерту қажет.
(3) Уақытша төбелерге жазылған қашықтықтардың ішінен ең аз (минимум) мәнді табу керек. Осындай
қашықтықтағы төбелердің біріншісін тұрақты ретінде алу керек.
(4) Егер
п
v
- тұрақты төбе болмаса, онда (2) пунктке қайта оралу керек.
(5) Егер
п
v
- тұрақты төбе болса, онда
п
v
төбесіне тағайындалған қашықтық
1
v
төбесінен
п
v
төбесіне
дейінгі ең қысқа ара қашықтық болып табылады.
(6) Жолды табу үшін
п
v
төбесінен бастау керек, жолдың алдыңғы төбесін (екінші координата) табу
керек. Жолдың әрбір
j
v
төбесі үшін оның алдында тұрған жол төбесін
1
v
төбесіне жеткеше табу керек.
Керісінше реттегі төбелерді алмастыру ең қысқа жолды береді. [2,3]
Мысал. 1-суретте келтірілген салмақты графтың А төбесінен Ғ төбесіне дейінгі ең қысқа ара қашықтықты табу
керек.
1-сурет
Шешуі. Әрбір төбеге
0
,
реттелген парын сәйкестікке қоямыз да, берілген графты
2-суретте көрсетілгендей түрге келтіреміз.
2-сурет
А төбесінен басқа төбелерге дейінгі жолды тұрғызу керек. Реттелген пардың бірінші компоненті төбеге жеткен
уақыттағы ең қысқа жолдың ұзындығын көрсетеді, ал екінші компонент қысқа жолдың алдыңғы төбесін көрсетеді.
Жол табылғанша бірінші компонент құрамында
, ал екіншіде 0 болады. Тұрақты болған төбе қою шрифтімен
бөлініп белгіленіп тұрады. Алгоритмнің 1 қадамын орындап, 3-суретте көрсетілгендей граф аламыз.
109
3-сурет
В және С төбелері А төбесімен сыбайлас болғандықтан, 2 қадамды орындаймыз және В төбесінің реттелген
парына (5, А) мәнін береміз, ал, С төбесінің реттелген парына (6, А) мәнін тағайындаймыз. (Шындығында, төбе
координаталары жаңа ара қашықтық бұрынғы ара қашықтықтан аз болғанда ғана өзгертіледі, бірақ В және С
төбелеріне дейінгі бұрынғы ара қашықтық ∞-ке тең, берілген жағдайда бұл маңызды емес.) 3 қадамды орындап,
уақытша тағайындалған мәндердің ішінен ең кішісін таңдаймыз. Бұл жағдайда А төбесіне дейінгі бұл ара
қашықтық 5-ке тең, осы В(5, А) төбесін тұрақты етіп аламыз. Сонда берілген граф 4-суретте көрсетілгендей
болады.
4-сурет
2 қадамға қайтып келіп, В төбесімен сыбайлас болатын С, D, E, F уақытша төбелерін қарастырамыз. Әрбір
жағдайда да В төбесінен берілген төбеге дейінгі қашықтыққа А төбесінен В төбесіне дейінгі қашықтықты қосып
отырамыз. Сонда, С төбесі үшін бұл 5+3=8 болады, сол сияқты D төбесі үшін 5+7=12, E төбесі үшін 5+2=7, F
төбесі үшін 5+10=15 болады. С төбесіне дейінгі соңғы алынған 8-ге тең ара қашықтық бұл төбеге тағайындалған
бұрынғы 6-ға тең ара қашықтықтан кіші (аз) болмағандықтан С төбесінің С(6, А) реттелген парын бұрынғыша
өзгеріссіз қалдырамыз. Соңғы алынған D, E, F төбелеріне дейінгі ара қашықтық бұл төбелерге тағайындалған
бұрынғы ара қашықтықтардан кіші болғандықтан, оларға В төбесінен шығатын жол арқылы алынған мәндерді
береміз, яғни оларды D(12, В), E(7, В), F(15, В) мәндерімен алмастырамыз. 3 қадамды орындап, уақытша
төбелерге берілген ара қашықтықтардың ішінен ең кішісін табамыз, сондықтан min{6, 12, 15, 7}=6 мәнін аламыз.
С төбесінің ара қашықтығы осы 6 болғандықтан, енді осы С(6, А) төбесін тұрақты етіп аламыз. Нәтижесінде
берілген граф 5-суретте көрсетілгендей болады.
5-сурет
Енді жаңа тұрақты С төбесін алып, 2 қадамды орындағанда, төбелердің реттелген парларында өзгерістер
болмайды, себебі соңғы алынған ара қашықтықтар алдыңғы берілген ара қашықтықтардан кіші емес (С(6, А)
тұрақты төбесімен сыбайлас болатын төбе Е төбесі, С төбесінен Е төбесіне дейінгі қашықтыққа 6 саны қосылады,
яғни, Е төбесі үшін 6+7=13, Е(13, С) болады, бұл мән бұрынғы тағайындалған Е(7, В) мәнінен кіші емес, ендеше
бұрынғы E(7, В) мәні өзгеріссіз қалады), төбелер мына түрде болады: D(12, В), E(7, В), F(15, В).
3 қадамды орындап, уақытша төбелерге берілген ара қашықтықтардың ішінен ең кішісін табамыз,
сондықтан min{12, 15, 7}=7 мәнін аламыз. Е төбесінің ара қашықтығы осы 7 болғандықтан, енді осы Е(7, В)
төбесін тұрақты етіп аламыз. Граф төбелеріне сәйкесті реттелген парлар 6-суретте келтірілген.
110
6-сурет
Е төбесін тұрақты етіп алып, 2 қадамды орындаймыз. Ғ төбесінің реттелген пары бұрын F(15, В) болатын,
енді ара қашықтықты Е төбесі арқылы тапсақ Ғ төбесінің бірінші координатасы 7+4=11 болады, яғни F(11, Е). 3
қадам бойынша min{15, 11}=11 болады, ендеше F(11, Е) төбесін тұрақты етіп аламыз. Бұл өзгерістен кейінгі граф
кескіні 7-суретте берілген.
7-сурет
Ғ төбесі тұрақты болған соң процесс аяқталады, яғни 11 - А төбесінен Ғ төбесіне дейінгі ең қысқа ара
қашықтық болып табылады. Ең қысқа жолды табу үшін Ғ төбесінің алдында орналасқан төбе Е, Е төбесінің
алдындағы төбе В, ал В төбесінің алдында орналасқан А төбесі екендігін ескереміз. Сондықтан ең қысқа жол АВЕҒ
болады.
Әдебиеттер тізімі
1. Нефедов В.Н., Осипова В.А. Курс дискретной математики.-М.,1992.
2. Джеймс А.Андерсон. Дискретная математика и комбинаторика.-Москва-Санкт-Петербург-Киев, 2004.
3. Новиков Ф.А. Дискретная математика для программистов.-Санкт-Петербург, 2002.
111
СЕКЦИЯ 2.
ҚАЗІРГІ БІЛІМ БЕРУ КЕҢІСТІГІНДЕГІ ФИЗИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМНЫҢ ДАМУ
РАЗВИТИЕ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК В СОВРЕМЕННОМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
DEVELOPMENT OF PHYSICAL SCIENCES IN CONTEMPORARY EDUCATIONAL ENVIRONMENT
УДК 004.94
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИСТЕМ
МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Б.А. Жаутиков
1
, А.А. Айкеева
2
, А.М. Айдарханов
3
,
Ф.Б. Жаутиков
2
, П.А. Мухтарова
2
Атырауский государственный университет имени Х. Досмухамедова
1
,
г. Атырау, e-mail:
bakhyt.zhautikov@atgu.kz
Карагандинский государственный университет имени академика Е.А. Букетова
2
,
г. Караганда, e-mail: aikeeva@mail.ru
Рудненский индустриальный институт
3
, г. Рудный,
e-mail: aidarkhanov@rambler.ru>
В настоящее время наряду с построением аналитических моделей большое внимание уделяется задачам
оценки характеристик больших систем на основе имитационных моделей, реализованных на современных ЭВМ с
высоким быстродействием и большим объемом оперативной памяти. Причем ориентация на персональные ЭВМ
для реализации экспериментов с имитационными моделями больших систем позволяет проводить не только
анализ их характеристик, но и решать задачи структурного, алгоритмического и параметрического синтеза таких
систем при заданных критериях оценки эффективности и ограничениях, в отличие от метода прямой аналогии и
метода электрического моделирования [1].
Имитационное моделирование сложных систем часто является единственным практически реализуемым
методом исследования процесса функционирования таких систем на этапе их проектирования. Для полного
анализа характеристик процесса функционирования систем приходится многократно воспроизводить
имитационный эксперимент, варьируя исходные данные задачи. То есть можно получить полное, а не частное
решение поставленной задачи исследования.
Одним из самых распространенных программных комплексов сегодня является пакет прикладных
программ ANSYS, использующий метод конечных элементов. Метод конечных элементов ANSYS широко известен
и пользуется популярностью среди инженеров-исследователей, занимающихся вопросами, не только динамики и
прочности, но исследованиями электромагнитного поля [2].
При расчете этим методом строится сеть конечных элементов: пространство, занимаемое полем,
разбивается с помощью прямых и кривых линий при двумерной задаче, а также с помощью плоских или кривых
поверхностей при трехмерной задаче, на отдельные части, имеющие достаточно малые, но конечные размеры.
Эти части называются конечными элементами. При решении двумерной задачи конечные элементы чаше всего
имеют форму треугольников или прямоугольников, а при трехмерной — форму параллелепипедов тетраэдров,
все боковые поверхности которых представляют собой треугольники.
В нашей работе был проведен 2-D статический магнитный анализ. В статическом магнитном анализе
можно моделировать насыщаемые и не насыщаемые магнитные материалы, а также постоянные магниты.
Статический магнитный анализ был проведен в пять этапов: создание физической окружающей среды;
построение модели и назначение физических атрибутов для каждого области; применение граничных условий и
нагрузки (возбуждения); получение решения; просмотр результатов.
Для моделирования электромагнитной системы мы использовали элемент PLANE233, который является 2-
D элементом для моделирования плоских или осесимметричных электромагнитных полей. Элемент состоит из 8
или 6 узлов и имеет до 2 степеней свободы на узел. Элемент также имеет возможность выполнять
электромагнитный анализ с интегрированным по времени электрическим потенциалом (напряжением) в качестве
степени свободы. В электромагнитном анализе электрическая степень свободы это электрический потенциал
(напряжение), определенный в каждом узле. Многожильная катушка может управляться напряжением или током,
а также схемой питания. Элемент PLANE233 имеет нелинейный магнитный потенциал для моделирования кривых
B-H или кривых размагничивания постоянных магнитов для статических и переходных по времени анализов.
Целью работы является определить взаимодействия электромагнита и постоянного магнита. Для этого
изменяется параметры электромагнита и постоянного магнита. В результате расчета получены магнитная
индукции B, напряженность магнитного поля H и сила Лоренца F. Расчеты проводились для различных
параметров электромагнита и постоянного магнита. Изменяя один параметр, остальные оставались неизменными.
112
Модель системы электромагнит -постоянный магнит и полученные линии электромагнитного поля показан на
рисунке 1.
Рисунок 1. Результаты расчетов модели системы электромагнит - постоянный магнит
В результате расчета также получены значения векторного магнитного потенциала AZ (в двумерном
анализе предполагается, что векторный магнитный потенциал имеет одни лишь составляющую- по оси Z, то есть
в направлении, перпендикулярным рассматриваемой области). Математический ротор векторного потенциала
электромагнитного поля равен магнитной индукции.
По результатам были построены зависимости магнитной индукции и напряженности магнитного поля от
переменного (изменяемого) параметра электромагнита и постоянного магнита для дальнейшего анализа свойств
электромагнита и влияния его параметров на магнитное поле. Функции зависимостей параметров
электромагнитного поля от изменения параметров постоянного магнита показаны на рисунке 2.
Рисунок 2. Зависимости параметров электромагнитного поля от изменения параметров постоянного
магнита
При изменении магнитной индукции постоянного магнита, его длины, коэрцитивной силы параметры
магнитного поля увеличиваются, а при изменении магнитной проницаемости свободного пространства
уменьшаются.
Данные результаты необходимы для дальнейших исследований электромагнитных установок [3]. В ходе
исследования изучен метод конечных элементов для решения электромагнитных задач, разработаны алгоритмы
определения механизма электромагнитного взаимодействия структурных составляющих электромагнитной
системы в среде программы ANSYS.
На основании проведенных исследований были получены следующие новые научно-обоснованные
теоретические результаты: функциональные зависимости параметров электромагнитного поля от изменения
параметров постоянного магнита.
Данная статья написана на основании результатов исследований, выполняемых в рамках грантового
финансирования МОН РК по подприоритету «Технологии разработки полезных ископаемых», по теме
«Обоснование и разработка энергосберегающей технологии выемки горной массы
путем создания электромагнитной подъемной установки».
113
Список литературы
1. Алиевский Б.Л., Октябрьский A.M., Орлов В. Л. Расчет параметров магнитных полей осесимметричных
катушек: Справочник. — М.: Изд-во МАИ, 1999.
2. Руководство по использованию пакета прикладных программ
ANSYS.
3. Meeker
D.
Finite
Element
Method
Magnetics.
User's
Manual.
Version
4.0;
June
17,
2004
(dmeeker@ieee.orgиhttp://femm.foster-miller.com).
УДК 53 ББК 22.3 я73 С 95
12-ЖЫЛДЫҚҚА КӨШУ ЖАҒДАЙЫНДА ОҚУШЫЛАРҒА ФИЗИКА ПӘНІН
ОҚЫТУДАҒЫ БЕЙІНДІК ЖӘНЕ ТАНДАУ КУРСЫНЫҢ РОЛІ
п.ғ.к., доцентСырбаева Ш.Ж., Абилова Г.Ж.I-санатты физика пән мұғалімі
Х. Досмұхамедов атындағы Атырау мемлекеттік университеті,
№24 орта мектепАтырау қаласы
Аннотация
В данной статье обоснованы значение и роль выбора дисциплины физики при перехода учащихся к 12-
летней форме обучения.
Abstract
“12-th anniversary on the way to move to the status of students the subject of physics worship on to teach, and
to choose the direction the role of the course" reported.
12 жылдық білім беру жүйесіндегі басты артышылық – баланың тек қана білім алып қана қоймай, бейімі
мен икемділігіне, таңдайтын мамандығына қарай алғашқы кәсіби бағдар алып шығуы. Жеке тұлғаны бейіндеп
оқыту – бүгінгі күн талабы. Бұл бейіндік оқыту оқушыларға жалпы және кәсіби білім берудің сабақтастығын
қамтамасыз ету. Сонымен қатар оқушылардың өздерінің танымдық қызығушылықтарына, қабілеттілігіне, оқудағы
жеткен жетістіктеріне және кәсіби ниеттеріне байланысты олардың оқыту бағдарын еркінше таңдап алуға
негізделген білім. Бүгінгі күні білім алушылар өз мүмкіндіктерін толық көрсете білуі ақпаратты өз бетінше таба,
талдай қолдана білуі және ерте кәсіби айқындалуы маңызды болып отыр. Ол тек қана мектептің жоғарғы
сатысында жүзеге асады. Ендеше бүгінгі таңда ұстаздың алдында тұрған міндет: табысты және тиімді әрекетке
дайын, өзінің іс әрекетімен өмір сүріп отырған қоғам үшін жауапкершілігін түсінуге, қоғамдағы әлеуметтік ролін
сезінетін тұлғаны қалыптастыру. Осы бағытта жаратылыстану – математика бағытындағы 10 сынып оқушыларына
арналған «Физика тұрмыста» атты» бейіндік курсының бағдарламасын ұсынамын. Бағдарламаның негізгі
мазмұнынқоршаған ортаның жалпы сипаттамасы, заттардың құрылымы туралы мәліметтер табиғаттың түрлі
құбылыстары (механикалық, жылулық, электр, жарық) физикалық заңдардың практикада қолданылу мысалдары
адам өміріндегі күнделіктегі тұрмыстағы орындары жайлы мәліметтер құрайды. Бағдарлама оқушылардың
зерттеушілік қабілетін дамытуға, байқаулар жүргізу мен шығармашылық тапсырмалар орындау біліктерін
қалыптастыруға бағытталған. Бағдарламада материалдық оқыту сабақтастық биология, химия, техника,
медицина, астрономия пәнаралық байланыстар ескерілген. Осының нетижесінде оқушылардың политехникалық
білімдерінің негізі қаланады.
Курс мақсаты: Физика ғылымының қазіргі қоғам өміріндегі және адамзат мәдениет дамытудағы ролі мен
мәнін, өміршеңдігін көрсете отырып, оқушыларды болашақ кәсіпті таңдап алуға дайындау немесе кәсіптікке
бағдарлау.
Курс міндеті: Физикалық заңдар мен теориялардың күнделікті өмірде басқа да ғылым салаларын
(биология, астрономия, медицина, химия) дамытуда кеңінен қолданыс тапқанына оқушының көзін
жеткізу.Оқушылардың шығармашылық қабілеттіліктерін дамыту, білім алуға ынталандыру, ғылыми
көзқарастарын қалыптастыру; Әр түрлі ғылым салаларындағы ашылып өндірісте, өмірде қолданыс тауып жатқан
жаңа технологиялардың физика заңдарына негізделіп жұмыс жасайтынын түсіндіру.
Курс мазмұны: Курс бойынша орта мектеп оқушылардың физика заңдарының өндірісте, тұрмыста
ғылымның түрлі салаларында мамандық таңдауына бағыт – бағдар береді. Курс сабақ кестесіне енгізілген, уақыт
қоры 34 сағатқа құрылған. Курсқа келесе тақырыптар енгізілген:
Кіріспе. І. Физикалық шамалар(3 сағ.), ІІ.
Механиканың физикалық негіздері(6 сағ.), ІІІ. Сұйықтар мен газдардың бір – біріне айналуы (9 сағ.), IV. Физика
мен медицина(15 сағ.), Қорытынды(1 сағ.).
Физика тұрмыста атты бейіндік курсының бағдарламасы (34 саг.)
№
Сабақтың тақырыбы
Сағат саны
Өтетін
уақыты
1
2
І. Кіріспе
І. Физикалық шамалар
Физикалық шама. Шамаларды өлшеу (тікелей және жанама) ықшамдап
(стандартты) жазу.
Физикалық құралдар (термометр, секундомер, таразы, танометр т.б.)
өлшеу дәлдігі, қателігін есептеу
1
1
1
114
1
2
3
4
5
6
ІІ. Механиканың физикалық негіздері.
Куштер. Бұлшық ет пен сүйекке әсер ететін күштер.
Ньютон заңдарынын қолданылуы
Ньютон заңдарына есептер шығару
Архимед күшінің тұрмыста қолданысы
Есептер шығару
Жай механизмдер. Рычагтардың қолданылуы
ІІІ. Сұйықтар мен газдардың бір – біріне айналуы
1
1
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Булану. Сублимация, десублимация
Эксперимент « Мектеп кітапхана бөлмесінің ауа ылғалдылығын анықтау »
Табиғаттағы, тұрмыстағы булану және конденсация процестері
Эксперимент «Сұйықтың меншікті булану жылуын анықтау»
Капиллярлық құбылыстар.Олардың табиғаттағы маңызы
Қан қысымын өлшеу
Практикалық жұмыс: Қан қысымын өлшеу әдістері
Энергетиканың дамуындағы жылу қозғалтқыштарының ролі
Жылу машиналары және табиғатты қорғау. Жылу машиналарының ПӘК-ін
есептеу.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
IV. Физика мен медицина
ХХІ ғасырдағы медицина жетістіктері
Лазерлік сәуленің қолданылуы
Механикалық тербелістердің адам ағзасына әсері
Ренген сәулесі
Инфрақызыл, ультракүлгін сәуленің медицинадағы ролі
Радиоактивті сәулелердің тірі ағзаға әсері
Организмді сәулеленуден сақтау
Магнит өрісін емдеуге қолдану
Көз –оптикалық жүйе
Томография
Медицинадағы изотоптар
Адам тіршілігі және табиғи орта
Емханаға саяхат
Практикалық
сабақ
(пікір талас, дөңгелек үстел) ұйымдастыру
Қорытынды сынақ
Қорытынды
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
34
Осы курста оқушылардың өз бетімен жұмысы, шығармашылық жұмыс, эксперимент есептер шығарылады.
Осы бағытта лазерлік сәуленің қолданылуы сабағын айтуыма болады. Ол дәріс сабағы түрінде өтті. Лазердің
құрлысы, түрлері, олардың қолданылуы қарастырылды. Бұл сабақты дәріс түрінде өткізудегі мақсатым лазерлік
сәулелердің қолданысы туралы білімдерін жетілдіре отырып, шығармашылық қабілеттерін шыңдау. Жалпы
оқушылар лазердің медицина саласында қолданысын заман талабына қарай көріп, білгенімен олар жөнінде
толық мағлұматтар білмейді. Компьютер тышқандарында (қызыл және жасыл сәуле шығаратын)DVD - CD
ойнатқыштарын және дисктеріндеГазды лазердің өзі гелий – неондық, аргондық, азоттық түрлері бар. Олардың
қолданылуыда әртүрлі: гелий – неондық: Интерферометрия, голография, спектроскопия, штрих – кодты оқуда,
оптикалық құбылыстардың демонстрациясында. Аргондық: Көздің торлы қабығын емдеуде, литографияда, басқа
лазерді толтыру жүйесінде. Азоттық:Атмосфераның ластануын зерттеуде; металды кесу, жапсыру, дәнекерлеуде;
медицинада- хирургия жөнінде айтылып, оқушылар лазер туралы пікірлерін ортаға салып, өз ойларын жүйелей
білді. Лазердің қолданысының кең салада, өмірде тұрмыста қолданысын айтты. Сонымен қатар Радиоактивті
сәулелердің тірі ағзаға әсері тақырыбы семинар сабағы түрінде өтілді. Оқушыларға тапсырмалар берілді. Бұнда
оқушылар 9 сыныпта алған мағлұматтарын білімдерін биология пәнімен байланыстыра отырып ізденеді. Бұдан
оқушының өз бетімен ізденіс жұмысының нәтижесін көруге болады. Бұл курстан күтілетін нәтижелер
Оқушылардың өмірлік ұстанымдары нақтыланады, білім сапасы артады. Курс бағдарламасы бойынша алған
білімдері олардың өзіндік ізденушіліктерін оята отырып, жобаны қорғай білуге бағыттайды. Оқушылар жеке
ғылымды меңгеруге бағдарланады. Тұлғаны өмірге даярлай отырып, даралай оқытудың маңыздылығын арттыруға
қол жеткізіледі. Қорыта айтқанда,
-
Физика пәнінен меңгерген білім, іскерлік дағдыларын басқа пәндерден алған
білімдерімен ұштастыра біледі;
-Білімді жетілтірудің жеке траекториясы бойынша мақсатты оқытуға баулу
жүйеленеді;
-Физикалық құбылыстар мен заңдылықтардың медицинада қолдана білуін түсіндіре алады;-
Мамандық таңдау мүмкіншілігін арттырады;
-Жоғарғы
оқу
орындарына
сапалы
даярлау
мүмкіндігі
115
туындайды. Сондықтан бейіндік және таңдау курстарының 12 жылдыққа көшу жағдайында болашақтағы ролі зор
деп есептейміз.
Әдебиеттер тізімі
1. Қазақстан Республикасы білім беруді дамытудың 2011-2020 жылдарға арналған мемлекеттік бағдарламасы
2. В.Радионов «Жаратылстану және техника» Знание баспасы, 1989ж.
3. Юная техническая энцеклопедия, «Педагогика» баспасы, 1989ж.
ӘОК 373(075.3:)
ТОКТАР РЕЗОНАНСЫН ЗЕРТТЕУ
(виртуалды зертханалық жұмыс)
Абыканова Б.Т.- доцент, Бекова Г.Т.- аға оқытушы,
Жұмабаева А., Ибатоллина А. – 4 курс студенттері
Х.Досмұхамедов атындағы Атырау мемлекеттік университеті
Жұмыстың мақсаты
: параллель LC тізбегі үшін токтар резонансын виртуальды эксперимент арқылы
зерттеу.
Теориядан қысқаша мағлұмат:
Токтар резонансы тербелістер көзінен және параллель тербелмелі
контурдан тұратын айнымалы ток тізбектерінде пайда болады. Токтар резонансы кезінде параллель контур
элементтері арқылы токтардың артуы байқалады, сонымен қатар, қорек көзінен ток тұтынылмайды. Параллель
қосылған конденсатор мен катушка индуктивтілігінен тұратын параллель тербелмелі контурды қарастырайық. Бұл
контур ЭҚК-і Е=
sinωt айнымалы кернеу генераторына қосылған. Сұлбаны суретте бейнеленген тізбекте әрі
активті кедергі, әрі реактивті кедергі болады. Токтар резонансы пайда болу үшін контурдағы конденсатор мен
катушка индуктивтілігінің реактивті кедергілері тең болуы керек [4].
Сонымен бірге, контур тармақтары бойымен өтетін токтар шамасы бойынша нөлге тең болады.
Тербелмелі контур кедергісі тербелістер көзіне қатысты таза белсенді сипатта болады (не сыйымдылық, не
индуктивті құраушысы байқалмайтын болады). Ал бұл, I ток пен U кернеу арасындағы фазалық ығысу
болмайтынын білдіреді. Сол уақытта, ток индуктивтілік арқылы Е кернеуден π/2 шамасына озып отырады. Бұл
=
=0 болатын жағдайда. Ал токтар қосындысы I=
=
=0. Бұл кірістегі кедергінің шексіз үлкен болатынын
білдіреді. Бұл жағдай сол жақтағы векторлық диаграммада келтірілген. Нақты тізбек үшін
(
≠ 0жəне
≠0)
фазалық ығысу π/2 шамасынан төмен, ал ток
≠ 0 болады. Бұл жағдайда, векторлық диаграмма оң жақтағы
бейнеленген суреттегі түрге келеді [1].
Контур тармақтарында активті кедергі болған жағдайда, резонансты жиелік мынаған тең болады:
′
=
ƿ
ƿ
Мұндағы
= 1/√
-идеал тербелмелі контурдың резонансты жиілігі,
ƿ
=L/С. Келесі жағдайларды
қарастырайық:
116
1. Резонанс құблысы
жəне
кедегілердің екеуі де
ƿ
− дан артық немесе кем болғанда байқалады. Кері
жағдайда, жалған жиілік алынады, яғни резонанс құблысы орын алатын жиілік болмайды.
2.
=
≠
ƿ
болғанда резонанс жиілігі
′
=
,
яғни тербелмелі контурдағыдай мәнге тең болады.
3.
=
=
ƿ
жағдайында, резонансты жиілік
′
=
кез келген мәнді қабылдайды, ал бұл резонанстың кез –
келген жиілікте байқалатынын білдіреді. Сәйкесінше, ток фазасы бойынша кез – келген жиілікте кернеумен
сәйкес келеді, ал ток мәнінің шамасы
Е /(
ƿ
√2)-ге тең [2].
Резонанс кезінде конденсатордың электр қірісінде жинақталған энергия катушка индуктивтілігінің магнит өрісінің
энергиясына көшеді. Одан әрі, индуктивтілік сыйымдылық энергиясын қайтарады. ЭҚК көзі контурдың активті
кедергісіндегі жылу энергия шығындарын компенсациялауы керек. Суретте токтар резонансының сұлбалық
графигі (I ток күшінің жиілікке тәуелділігі ) келтірілген.
Жұмыстың орындалу тәртібі.
Суретте электр тізбектерін жинауға болатын өңдеу үстелінің интерфейсі
келтірілген. Сұлбасы суретте келтірілген тізбекті жинаймыз
Бұдан тізбек элементтері алынады. Мұндағы Е(t)- айнымалы ток көзі; к-
«кедергі» ұяшығынан кілт; с-сыйымдылық; L-катушка индуктивтілігі, V-
айнымалы ток вольтметрі
Курсорды электр тізбегінің кез-келген элементіне сілтеген кезде сары нүктелер
пайда болады.
Одан кейін «параметрлерді таңдау» батырмасын басып, келесі терезені аламыз. Бұл
терезеде элемент параметрлеріне мәндер беруге болады. Берілген жағдайда, «ток көзі»
элементі көрсетілген. Жиілік пен кернеуге де мән беруге болатынын көріп отырмыз.
117
Тізбектің басқа элементтері үшін де осындай жағдай орындалады. Айнымалы ток волтьметрлері ретінде
осциллографтарды анализ «құрал саймандар тақтасында айнымалы вольтметрлер болмайды». Айнымалы ток
айнымалы кернеуге пропорционал болатындықтан, кернеу өзгерісі бойынша тізбек бөлігіндегі токтың өзгерісін
де сипаттауға болады. Міне, сондықтан тізбекке жаңа R резисторы енгізілген. Келесі суретте, өңдеу үстелінде
жасалған ақырғы тізбек сұлбасы келтірілген [1].
А-А қысқыштары – жоғары синусоидаға, В-В – қысқыштары төменгі синусоидаға сәйкес келеді. Конденсатор
қосылған бөліктегі ток жанып, токтан артық болатынын көреміз. Салыстыру үшін резонанстан өзгеше басқа
осциллограммаларды келтірейік.
Жалпы ток конденсатор арқылы өтетін токтан артық болатынын байқау қиын емес. Берілген
батырманы шертіп, құралдарды, әсіресе осциллографты қалай пайдалану керектігі көрсетілген
анықтаманы алуға болады. Токтар резонансын зерттеу мақсаты тізбек параметрлерін резонанс
байқалатындай таңдау [3]. Содан кейін, жиілік мәндері әр түрлі болғанда синусоиданың
амплитудалық мәндерінің көрсеткіштерін алу керек (алдын ала тәжірибеде резонансты жиілікті
есептеп алған дұрыс). Мәліметтерді кестеге енгізу:
1)С = 5мкф, = 1 Гц,
= 6,283 Гц, = 50 В,
= 45
=
= 6,283 ∙ 5 ∙ 10
∙ 45 = 1,413 ∙ 10
2) = 1,5 Гц,
= 9,245 Гц
118
=
= 9,245 ∙ 5 ∙ 10
∙ 45 = 2,080 ∙ 10
3) = 2 Гц,
= 12,566 Гц
=
= 12,566 ∙ 5 ∙ 10
∙ 45 = 2,827 ∙ 10
4) = 2,5 Гц,
= 15,708 Гц
=
= 15,708 ∙ 5 ∙ 10
∙ 45 = 3,534 ∙ 10
5) = 3 Гц,
= 18,850 Гц
=
= 18,850 ∙ 5 ∙ 10
∙ 45 = 4,241 ∙ 10
2)
=
=
45
9,245 ∙ 2 ∙ 10
= 2,43 ∙ 10
3)
=
=
45
12,566 ∙ 2 ∙ 10
= 1,79 ∙ 10
4)
=
=
45
15,708 ∙ 2 ∙ 10
= 1,43 ∙ 10
5)
=
=
45
18,850 ∙ 2 ∙ 10
= 1,19 ∙ 10
, рад/с
6,283
9,245
12,266
15,708
18,850
×10
-3
,А
1,413
2,080
2,827
3,534
4,241
×10
4
, А
3,58
2,43
1,79
1,43
1,19
~
, ал ~Е болатынын білеміз. Сондықтан осциллограф көмегімен көрсеткіштерді аламыз. Одан әрі
үшін
I=
ʄ
( ) графигін тұрғызамыз ( үшін де тұрғызуға болады). Алынған график токтар резонансын бейнелеуі керек.
Мысал үшін мынадай график тұрғызамыз [3].
Бізде активті кедергі екендігін естен шығармауымыз керек, сондықтан алынған қисық идеал түрінен өзгеше
болады.
Әдебиеттер тізімі
1. http:// www.softportal.com/software-12305-nachala-elektroniki.html
2. Первая помощь 2.0. ЭОР нового поколения. DVD диск.
3. Бутиков Е. И., Кондратьев А.С.Физика. Электродинамика. Оптика. М.: Физматлит,-2004. 352 с.
4. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: - М.: Дрофа, 2003. – 416 с.
УДК 534.321.9.004
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
АкжигитовА.Ш., Кабекесова З.Ж.
Атырауский институт нефти и газа, г. Атырау
Атырауский государственный университет имени Х. Досмухамедова, г. Атырау.
Ультразвук представляет собой механические периодические упругия колебания с частотами лежащими
выше верхного предела слышимости. Распространение упругих колебаний происходит в среде обладающей
упругими свойствами. Ультразвуковые колебания начинаются на верхней границе слышимого диапазона частот и
простирается до 10
10
Гц. Однако для технологических целей используется только часть этого обширного
диапазона частот, от 16 до 1600 кГц. Излучение и распространение упругих колебаний в различных средах
подчинаются общим законам акустики.Колебания источника возбуждения, называемого преобразователем или
вибратором, создают в окружающей среде упругие напряжение, эти упругие напряжение в свою очередь
возбуждают, колебания соседних частиц и т.д.? Среда, в которой происходит распространение колебаний,
поглощает части энергии колебаний, которая переходит в тепловую энергию, а также расходуется на изменение
119
структуры вещества. Поэтому энергия и интенсивность колебаний уменьшается с увеличением расстояния от
источника колебаний.
Основными элементами колебательной системы являются источник ультразвуковых колебаний
(преобразователь). В настоящее время основными источниками ультразвуковых колебаний являются два вида –
механические и электрические. К первому относятся источники, преобразующие электрическую энергию одного
вида в другой, ко второму относятся источники, преобразующие электрическую энергию в механические упругие
колебания соответствующей частоты при помощи различных преобразователей: электродинамических,
пьезоэлектрических,
магнитострикционных и др. В практике наиболее широкое распространение получили магнитострикционные и
пьезоэлектрические преобразователи. [1]
Магнитострикционные преобразователи являются электромагнитным прибором, в котором используется
магнитострикционный эффект, то есть ферромагнитное тело (железо, никель), помещенное в магнитное поле,
меняет свои размеры. Деформация ферромагнитного тела может проявляться в укорочении или удлинении тела
в нагреваний – линейная или объемная магнитострикция. Магнитострикционные преобразователи
технологических установок изготовляют большей частью на частоты 18-30 кГц, невозможно создание их на более
высокие частоты, до 90-100 кГц.
Пьезоэлектрические преобразователи в настоящее время находят большое применение в
технологических установках, предназначенных для интенсификации процессов, происходящих в жидких средах.
Диапазон частот, в котором используются такие преобразователи от 40 до 1600 кГц.
При осуществлении того или иного технологического процесса в обрабатываемом изделии обычно
проявляются несколько эффектов, и наблюдаемое действие является результатом их совместного влияния. В
ультразвуковом поле, возбуждаемом в жидкой и газообразной, среде часто происходит процесс кавитации.
Кавитация играет важную роль в ультразвуковых и звуко-химических процессах, протекающих в жидкой среде,
так как из-за явления кавитации во многих случаях приходится ограничивать интенсивность ультразвуковых
колебаний, а в других случаях кавитация ускоряет протекание ряда физико-химических процессов. При
возникновении кавитации в жидкости происходит интенсивное газовыделение, проявляющееся в выделении
мельчайших пузырьков, которые под действием гидродинамических потоков объединяются в более крупные и
поднимаются на поверхность жидкости. При частотах 10, 100, 1000 кГц диаметр пузырьков воздуха в воде при
резонансе равен соответственно 0,66; 0,066; 0,0066мм. Для интенсификации технологических процессов в
жидких средах существенным является то обстоятельство, что интенсивность кавитационных явлений зависит от
температуры окружающей среды, давления, свойств жидкости и других факторов. Порог возникновения
кавитации увеличивается с возрастанием вязкости жидкости. [2]
Поглощение ультразвуковых колебаний является следствием того, что часть энергии поглощается в
необратимые изменения структуры вещества или же рассеивается в разных направлениях. Поглощение
возникает вследствие трения частиц, оно зависит от свойства вещества и пропорционально квадрату частоты.
Наибольшим поглощением обладают газы, затем жидкости, а потом твердые тела. Кроме кавитации происходят
явления коагуляции и диспергирования. Явление коагуляции заключается в образовании из мелко
диспергированных частиц (дыма, пыли, тумана и т.д.) в значительно более крупных частиц. Она возникает под
действием двух вторичных эффектов: разделение и гидродинамического притяжения, связанных радиационным
давлением. Движение частиц при наличии между ними сил притяжения приводят к соударениям частиц, и в
результате к объединению и укрепнению их. Диспергирование является эффектом противоположным
коагуляции, оно заключается в мелком дроблении вещества и перемешивании его с другими. Например,
диспергирование с помощью ультразвуковых колебаний позволяет получить устойчивые эмульсии. Таким
образом, было доказано, что ультразвуковые колебания являются весьма эффектным фактором воздействия на
вещество, способным изменять скорость растворения и кристаллизации, значительно ускорять всевозможные
реакции и процессы обработок. Установлено разрушающее действие ультразвука на нефтяные парафины. [3]
Твердые компоненты нефти (парафин, смола, асфальтены) поглащают ультразвук значительно сильнее,
в результате чего нагревается быстрее,чем вся нефть. При этом наблюдаемое повышение растворимости
парафинов обусловлено не только термическим действием ультразвука. Наблюдение под микроскопом за
поведением частиц парафина в ультразвуковом поле показывает, что при включении ультразвукового
генератора друзы парафина вместе с нефтью приходят в колебательное движение. Ускорение растворения
парафина идет за счет интенсификации перемешивания нефти на границе с парафином и действия импульсов
давления, которые как бы разбрызгивают частицы парафина. [4]
В сильном ультразвуковом поле имеющиеся кристаллические сростки скопления испытывают на себе все
последствия кавитационных процессов и в результате чего со временем они разрушаются. Нагрев нефти в
ультразвуковом поле продолжается и после превращения её в обычную ньютоновскую жидкость. В реальных
конструкциях для облучения нефти не вся энергия ультразвуковой волны превращается во внутренного энергию
жидкости. Часть энергии ультразвукового поля превращается в энергию акустического шума, возникающего при
кавитации, а некоторая доля энергии поглощается стенками сосуда. Кроме того часть энергии уходит в
окружающую среду. Вследствие этих и некоторых других побочных эффектов коэффициент превращения
энергии ультразвукового поля в тепло значительно меньше единицы. Значение этого коэффициента может быть
приближено, подсчитано по следующему выражению:
120
K=
aK
P
t
c
m
где
m
и
с
– масса и теплоемкость облучаемой нефти;
∆t
–повышение температуры за время облучения,
C
o
;
- продолжительность облучения, сек;
aK
P
- акустическая мощность излучения, Вт.
В реальных условиях, когда полностью исключить тепло при облучении нефти в окружающую среду
невозможно, значение этого коэффициента при больших перепадах температур между нефтью и окружающей
средой еще меньше.
Список литературы
1. Бабиков О.И. Ультразвук и его применение в промышленности. М., 1976, – 189 с.
2. Падалка Е.С. Ультразвук в нефтяной промышленности. Киев. ГНТИ, 1986-,218 с.
3. Аренов А.Б. Основы электрофизических методов обработки материалов. Л., 1977.-363с.
4. Уразгалиев Б.У. и др. Изменение вязкости и температур застывания высокопарафинистыхнефтей под
действием ультразвука. Труды института химии нефти и природных солейНАН РК, 1982
УДК 532.135.547
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЯНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
А.Ш. Акжигитов, А.Е. Такешова
Атырауский институт нефти и газа, г.Атырау
Атырауский Государственный университет им.Х.Досмухамедова, г.Атырау
Физико-химические характеристики двух проб отложений асфальтено-смоло-парафиновых веществ с
примесями, которые были отобраны из магистрального насоса НПС-663 км и из резервуара нефтепроводного
управления, приведены в таблице 1а.
Проба из магистрального насоса представляла собой черное пастообразное вещество с нефтяным
запахом, при нагревании она постепенно разжижалась (температура застывания 67
0
С) и при 80°С превращалась
в легкоподвижную жидкую массу. Донная проба отложения из резервуара состояла из нескольких кусков
твердого пекоподобного вещества с осыпающимися с поверхности минеральными примесями. Следовательно,
содержание механических примесей в этих кусках были различными (как и их видимая консистентность).
В таблице 1а приведено максимальное содержание мехпримесей в этих пробах. Перед определением
остальных характеристик, особенно реологических параметров, куски отложений расплавлялись в
термостатирующем сосуде.
Первая проба выдерживалась при 80°С, а вторая с большим содержанием мехпримесей – при 95°С.
Основная часть мехпримесей (минеральные крупинки больших размеров, доходящих до 5-6 мм) при этом
осаждалась на дно сосуда. Как видно из таблицы 1а, в составе органической части отложений содержание
асфальтенов высокое (28-30%). Содержание парафина также больше в составе донного отложения резервуара.
«Масла», т.е. смесь углеводородной части проб, после отделения из них асфальтено-смолистых веществ имеют
близкие выходы. Но разность между выходами ’’масел” и суммой выходов асфальтено-смолистых веществ меньше
для пробы донных отложений, что косвенно указывает на меньшее содержание в их составе светлых фракций.
В таблице 1б приведены значения статического напряжения сдвига проб при различных температурах, измеренные на приборе
Реотест-2 при изучении их реологических свойств. Донные отложения размягчаются при высокой температуре
(78°С по методу «кольцо и шар») и, следовательно, имеют высокие значениястатического напряжения сдвига.
Следует предположить, что исходные отколотые со дна резервуара куски отложения должны иметь из-за
большего концентрирования в них мехпримесей более высокие значения статического напряжения и других
реологических параметров.
Зависимость эффективной вязкости оттемпературы и скорости сдвига пробы отложения магистрального
насоса приведена в таблице 2а. Следует отметить, что значение эффективной вязкости пробы при
первоначальном определении после расплавления массы (названной нами как проба до "гомогенизации") были
существенно ниже по сравнению с результатами последующих определений после длительной выдержки при
температуре 80°С в ячейке ротационного вискозиметра Реотест-2. При такой выдержке в негерметичной ячейке
вискозиметра на изменение консистентности пробы могли иметь влияние различные факторы: частичная потеря
без того малой легкокипящей фракции, оседание на дно ячейки вискозиметра крупной фракции механических
примесей, некоторая ориентация твердых несимметричных частиц примесей относительно направления
циркуляционного потока и др.
На рисунке 1 приведены реологические кривые "гомогенизированной" пробы для трех температур. При
75 и 72°С, когда проба достаточно разжижена, повышение скорости сдвига при измерениях приводит к
121
нелинейному росту касательного напряжения сдвига после превышения начального напряжения сдвига. При
72°С величина касательного напряжения сдвига, соответствующая данной скорости сдвига, значительно
превышает таковое при 75°С: для
s
=3 с
-1
3,5 раза, для 27 с
-1
3,7 раза и для 81 с
-1
4,07 раза. При 70°С
зависимость
τ
-
s
имеет не то-что аномалию (и при остальных температурах она есть), а некоторую
сверханомаль, т.к.
τ
с ростом
s
как растет, так и падает (см. кривую 3 на рис. 1). Эти странности реологической кривой
пробы при 70
0
С нельзя объяснить и охватить ни с привлечением модели Бингамовского пластика, ни модели
нелинейно-вязкопластичного тела Балкли-Гершеля, применяемых для описания кривой течения Мангышлакской
нефти при низких температурах[1-3].
В таблице 2 б приведены значения эффективной вязкости донных отложений при различных
температурах и скорости сдвига. Из сравнения данных табл. 2 а и 2 б видно, что эффективная вязкость донных
отложений резервуара при 95°С близка к вязкости при 80°С для отложений, отобранных из магистрального
насоса. Вязкость донных отложений при 80°С превышает вязкость отложений из насоса при 75°С.
Для количественной характеристики реологических свойств проб отложений определялись условные
значения предельного напряжения сдвига по Бингаму
(
τ
0Б
), начального напряжения сдвига (
τ
0г
), параметра консистентности (
k
) и показателя нелинейности (
n
)
согласно модели Балкли-Гершеля:
τ = τ
0
+
ks
n
(1)
По полученным даннымкривые течения пробы отложения из насоса при температурах 75 и 72°С можно
охарактеризовать одними значениями напряжения Бингама (соответственно 11,9 и 45 Па). При 70°С
напряжением Бингама нельзя характеризовать всю кривую течения, т.к. она, как показано на рис. 1, имеет
несколько экстремальных точек. Небольшой ее отрезок в интервале скоростей сдвига 5,4-27с
-1
можно условно
характеризовать напряжением Бингама, равном 86 Па. Для всех рассмотренных температур характерным в
реологическом поведении пробы отложения являются высокие значения
n
в области малых скоростей сдвига
(0,33-1,8 с
-1
), что свидетельствует согласно уравнению (1) о резком росте напряжения сдвига с повышением
скорости сдвига. Далее, при скоростях сдвига более 1,8 с
-1
показатель нелинейности пробы значительно меньше
единицы и убывает по мере снижения температуры. Вышеописанные особенности аномалии реологического
поведения пробы при 70°С в случае условного применения к ней модели Балкли-Гершеля обусловлены наличием
в реологической кривой участков с нулевым показателем нелинейности (
n=
0), т.е.независимости достигнутого
значения касательного напряжения сдвига от скорости сдвига до определенных значений последнего.
Далее, при этой температуре в области больших скоростей сдвига выше (27 с
-1
) происходит необычное
для высоковязких дисперсных систем явление - убывание напряжения сдвига с ростом скорости сдвига, при этом
показатель нелинейности
n
, если условно придерживаться модели Балкли-Гершеля, становится отрицательным.
При «обратном ходе» вискозиметра (кривая 3
´
) положение как-то нормализуется, т.е. по мере снижения
скорости сдвига напряжение сдвига уменьшается. Однако вскоре происходит замедление снижения напряжения
сдвига, его независимость от скорости сдвига (в пределах ограниченного интервала ее изменения) и далее в
интервале 1,8- 1,0 с
-1
его резкое аномальное возрастание.
Рассмотренные особенности характерны и для пробы донных отложений из резервуара, с той лишь
разницей, обусловленной более ранним наступлением резкой аномалии для нее (т.е. при более высокой
температуре охлаждаемой пробы). Кроме того, при измерениях на ротационном приборе для проб отложений
наблюдается некоторая эластичность их свойств: при снятии деформирующего усилия (выключении вращения
измерительного цилиндра) напряжение сдвига в образце (достигнутое при данной равновесной деформации)
снижается до нуля не сразу, а в течение некоторого времени. Это время увеличивается при снижении
температуры. Отмеченные особенности реологического поведения проб отложений схожи с таковыми битумов,
пеков и в большей степени битумных материалов с минеральными наполнителями. Очевидно, описанные
свойства объясняются большим содержанием в составе отложений асфальтенов, наличием минеральных
примесей (песка) и малым недостаточным содержанием диспергирующих компонентов («масел»).
Поэтому при снижении температуры асфальтены плохо диспергированы и в совокупности с пылевидной
(имеющей также довольно крупную фракцию) минеральной составляющей составляют дисперсную фазу. По-
видимому, при рассмотренных температурах парафин как компонент масла преимущественно играет роль
диспергирующего агента, способствуя смягчению системы. При повышении температуры в результате повышения
растворимости асфальтенов, их лучшего диспергирования снижается степень структурирования системы в целом,
приводящее к ее превращению типа гель-золь. Как и в случае битумов с минеральными наполнителями
извлеченные из нефтепровода Узень-Атырау массы отложения асфальтено-смоло-парафиновых веществ,
содержащие определенное количество мехпримеси (песка), имеют характерные реологические свойства
(тиксотропия, пластичность, частичную дилатантность). Изучение реологических свойств состава, а также
технических характеристик (согласно требования эксплуатации битумо-минеральных материалов) проб
отложений представляет определенный интерес с позиции их утилизации - например, для использования их в
дорожном строительстве, строительстве вертолетных площадок, небольших аэродромов и др.
Список литературы
1. Фукc Г.И. Вязкость и пластичность нефтепродуктов. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований,
2003, 328стр.
2. Акжигитов А.Ш. О реологической кривой неньютоновской нефти // Нефть и газ.-2007.-№3,-с.53-56
122
3. Urazgaliev B.U., Serikov T.P. New rheological equation of the non Newtonian liquid // Science and technology. 2004.
B.3. p.15-20.
Таблица 1 а – Физико-химические характеристики проб отложений.
Проба
отло-
жений,
место
их отбора
ρ
4
20
,
кг/м
3
Механичес
кие
примеси,
% масс.
Темпе-
ратура
размяг-
чения по
К и Ш,
0
С
Содержание масс.%
Коксуе-
мость,
%
асфаль-
тенов
смол
си-
ликаге-
левых
«масел»
парафина
(с
темп.
плавления
,
0
С)
Из
магистрального
насоса
НПС-
663 км.
Из нефтяного
резервуара
**
862
886
1,085
40,0
67
*
78
30,0
28,59
8,87
11,88
45,76
46,59
21,0
(66)
39,43
(59)
3,3
6,63
*-температура застывания
** - содержание воды в донных отложениях 1,8% масс.
Таблица 1 б – Статистические напряжения сдвига проб отложений.
Проба, место их отбора
τ
0
(Па) при температуре,
0
С
85
80
75
72
70
Из магистрального насоса
Из нефтяного резервуара
-
0,79
0,39
15,8
15,8
160,8
50,6
-
55,3
-
τ
,Па
2
100
3
50
3´
1
0
0 30 60 90 120
s
, с
-1
Рисунок 1 – Реологические кривые пробы отложения, отобранной из магистральногонасоса НПС-663 км:
1, 2, 3 – соответственно для температур 75, 72 и 70
0
С;
3´ - для 70
0
С при «обратном ходе» вискозиметра.
Таблица 2 а – Эффективная вязкость пробы отложения, отобранной из магистрального насоса НПС-663 км.
Температура,
0
С
Эффективная вязкость (мПа•с) при скорости сдвига (с
-1
)
0,333
0,6
1,0
1,8
3,0
5,4
9,0
16,2
27,0
48,6
81,0
145,8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Проба отложения до «гомогенизации»
65
-
-
-
-
18415
15649
-
6016
4213
2608
1925
1315
70
-
-
-
-
2166
1806
1444
1002
662
415
288
245
75
-
-
-
-
-
-
108
80
60
57
-
51
80
-
-
-
-
-
-
-
-
-
20
16
15,6
Продолжение таблицы 2 а.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Проба отложения после «гомогенизации» с термообработкой
80
-
-
-
-
-
-
-
48,7
35,1
24,3
19,5
18,9
75
30810
17778
11060
6808
4476
2780
1843
1243
804,6
520,2
365,5
-
72
87170
62554
42265
24817
15666
9803
6407
4143
2978
2647
1488
937,6
70
133905
101104
77420
46937
29477
14890
9379
5705
3574
1903
893
441,2
70*
136275
97450
71495
17881
10719
7445
3573
2480
1489
993
595
441,2
*- при изменении скорости сдвига от высоких значений до низких.
124
Таблица 2 б – Эффективная вязкость пробы отложения, отобранной из нефтяного резервуара АНУ.
Температура,
0
С
Эффективная вязкость (мПа•с) при скорости сдвига (с
-1
)
0,333
0,6
1,0
1,8
3,0
5,4
9,0
16,2
27,0
48,6
81,0
145,8
75
410040
294851
217080
127402
61634
34247
21438
12438
7743
4633
2976
1765
75*
385920
227845
140700
75994
46895
26802
16525
94452
5360
3640
2579
1765
78
289440
201040
128640
87169
58904
29035
16079
10169
7147
4302
2778
1682
80
52140
32923
20540
11859
7425
4462
2764
1828
1244
894
668
607
83
-
-
-
-
526,6
-
306,6
204,7
146,3
138,1
116,9
86,7
85
-
-
-
439
316
263,3
175,5
97,4
64,2
40,6
29,2
27
90
-
-
-
-
-
146,3
105,3
73,1
-
32,5
27,2
24,3
95
-
-
-
-
-
-
-
48,7
29,2
-
19,4
18,9
*- при изменении скорости сдвига от высоких значений до низких.
125
УДК 53 ББК 22.3 я73 С 95
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРИ ПРОВЕРКЕ КАЧЕСТВА РЫБНОЙ ПРОДУКЦИИ
Акимова А.Ш.Ж. Сырбаева к.п.н., доцент
Атырауский государственный университет им.Х.Досмухамедова
Андатпа
Бұл мақалада балық өнімін сапасын тексерудегі метрологиялық қамсыздандыру рөлі қарастырылады
Abstract
This article examines the role of metrology software when checking the quality of fish products
В современный период большое внимание уделяется вопросу индустриализации отрасли, что
представляет собой процесс централизации производства полуфабрикатов различной степени готовности,
кулинарных и кондитерских изделий, готовых блюд на базе заготовочных предприятий с использованием
поточно-механизированных и автоматизированных линий и другого высокопроизводительного оборудования,
специализированных транспортных средств и функциональной тары для комплексного снабжения предприятий
доготовочных и магазинов кулинарии. Осуществляется техническое перевооружение предприятий, внедряются
новые виды обработки сырья и продуктов.
В настоящее время , постоянно увеличивается выпуск рыбной продукции, предусматривающий наиболее
рациональное использование рыбы и других продуктов ее переработки. При этом важное значение имеет не
только само производство, но и соблюдение правил м
етрологического обеспечения при проверке качества
рыбной продукции т.е. при
транспортировке, хранении пищевых рыбных продуктов. Рационально использовать
рыбное сырье можно только при логической организации производства, применении современных технологий и
санитарно-ветеринарных правил.
Рыба — один из важнейших источников белкового питания человека. Однако ее используют не только
для приготовления разнообразных пищевых продуктов, но и для получения ряда ценных лечебных, кормовых и
технических продуктов. Такое комплексное использование рыбы основано на том, что отдельные части ее тела
имеют различные строение и химический состав. Размеры, химический состав и пищевая ценность рыбы зависят
от ее вида, возраста, пола, физиологического состояния, а также условий обитания.
Рыбу используют не только для приготовления разнообразных пищевых продуктов, но и для получения ряда
ценных лечебных, кормовых и технических продуктов. Такое комплексное использование рыбы основано на том,
что отдельные части ее тела имеют различные строение и химический состав. Размеры, химический состав и
пищевая ценность рыбы зависят от ее вида, возраста, пола, физиологического состояния, а также условий
обитания.
Достарыңызбен бөлісу: |


url: http://emirsaba.org/sbornik-materialov-iv-mejdunarodnoj-nauchno-prakticheskoj-konf.html?page=18#Жұмыстың_орындалу_тәртібі._Суретте_электр_тізбектерін_жинауға_болатын_өңдеу_үстелінің_интерфейсі_келтірілген._Сұлбасы_суретте_келтірілген_тізбекті_жинаймыз

title: Әдебиеттер тізімі - Сборник материалов IV международной научно-практической конференции «Роль физико-математических...


url: http://emirsaba.org/sbornik-materialov-iv-mejdunarodnoj-nauchno-prakticheskoj-konf.html?page=18#УДК_53_ББК_22.3_я73_С_95_12-ЖЫЛДЫҚҚА_КӨШУ_ЖАҒДАЙЫНДА_ОҚУШЫЛАРҒА_ФИЗИКА_ПӘНІН__ОҚЫТУДАҒЫ_БЕЙІНДІК_ЖӘНЕ_ТАНДАУ_КУРСЫНЫҢ_РОЛІ


url: http://emirsaba.org/sbornik-materialov-iv-mejdunarodnoj-nauchno-prakticheskoj-konf.html?page=18#УДК_53_ББК_22.3_я73_С_95_МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ_ОБЕСПЕЧЕНИЕ_ПРИ_ПРОВЕРКЕ_КАЧЕСТВА_РЫБНОЙ_ПРОДУКЦИИ__Акимова_А.Ш.Ж._Сырбаева


title: Сборник материалов IV международной научно-практической конференции «Роль физико-математических наук в современном образовательном пространстве» - бет 19

text:
Часть рыбного сырья реализуется в свежем виде, но большая ее часть направляется на переработку, так
как оно является скоропортящимся. Рыбу-сырецнаправляют на производство охлажденной, мороженой,
соленой, вяленой, консервированной продукции; при этом исходное качество рыбного сырья играет решающую
роль в получении высококачественных продуктов.
Широкий ассортимент полуфабрикатов из рыбы высокой степени готовности позволяет рационально
распределять сырье: из крупной рыбы можно изготавливать, например, полуфабрикаты в виде филе порционных
кусков, из мелкой или рыбы, имеющей механические повреждения, — фаршевую и пастообразную
продукцию. Увеличение в уловах доли мелких рыб и рыб пониженной товарной ценности диктует разработку
новых видов полуфабрикатов, с тем чтобы повысить спрос населения на эти продукты.
Качество продукции вырабатываемые в производстве – является основным фактором услуги в рыночной
экономике, поскольку расширение рыночных условий, развитие производства, обеспечивает увеличение дохода.
Как показывает статистика услуги по повышению качества рыбной продукции, проведенные в системном
управлении, должно соответствовать стандартам.
Контроль качества продукции основывается стандартизацией. Он является нормативно-технической
основой требований, который готовит все требования производящему продукту. Повышение качества – является
основным направлением повышения экономической эффективности. В обществе качество продукции играет
огромную роль. Во время получения товара каждый из потребителей не желает получить некачественную
продукцию. Каждая продукция должна соответствовать требованиям ГОСТ 7631-85;СТ РК ГОСТ Р 51301-2005;
ГОСТ 29185-91.
В рыночной экономике качественная продукция – надежность производства. В сегодняшнее время есть много
способов повышению качества продукции по всем параметрам и модернизации производства. Повышение
качества является экономически эффективным фактором в развитии производства. Спросы людей на качество
продукции возрастают с каждым разом.
Для оценки качества товара необходимо провести идентификационную экспертизу и установить к какой товарной
группе относится испытуемое изделие, по какому техническому нормативно правовому акту можно оценить его
качество, сколько времени хранилось данное изделие, какие дефекты возникли в нем и как они отражаются на
его показателях качества и безопасности. На все эти вопросы можно ответить, только проведя всестороннюю
качественную экспертизу. Для раскрытия темы рассматриваются как факторы, формирующие и сохраняющие
126
качество рыбной продукции, так и порядок проведения экспертизы. Рассматриваются особенности технологии
производства рыбной продукции, даются их современные классификации, требования к качеству, упаковке,
маркировке в соответствии с техническими нормативными правовыми актами. Описываются организации приемки
и порядок экспертизы качества рыбной продукции. Изложены методы выявления дефектов и фальсификации
рассматриваемого товара. В основу исследования положены действующие межгосударственные и национальные
технические нормативные правовые акты, современны технологии.
Сегодня продукция из рыбы еще во многом не отвечает требованиям, предъявляемым к здоровому
питанию.Отсюда вывод, изучая концепцию развития рыбообрабатывающей промышленности на перспективу,
следует учитывать и фактор различных заболеваний, противодействие которому во многом связано с
увеличением потребления растительной пищи, а также рыбных продуктов, богатых ценными белками и
биологически активными высоконепредельными жирами, выполняющими профилактическую функцию
предупреждения различных заболеваний.
Таким образом, систематизированные особенности качественного испытания и анализ рыбной продукции
должны проводиться при экспертизе, чтобы достичь поставленной цели.
Список литературы
1. Закон РК «Об обеспечении единства измерений»
2. ГОСТ 16263-70 «Метрология. Термины и определения»
3. Руководство ИСО/МЭК2 «Общие термины и определения в области стандартизации и смежных видов
деятельности»
4. Лаптиев Э.И., Брюхонов В.А. Межрегиональная научно-практическая конференция «Метрологическое
обеспечение испытаний и сертификации продукции и услуг» // Стандарты и качества, 1998г., №8, стр.26-28
5. Стандартизация и управление качеством продукции: Учебник для ВУЗов /В.А. Швандар, В. Пейджер: Панов,
Е.М. Купряков и др; под ред. В.А. Швандара.-М.:Юнити-Дана, 2000.-487с.
6. Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством.-М.: Издательство стандартов, 1990.-342с.
УДК 377. + 53 031.4
ЖАҢАРТЫЛҒАН ЭНЕРГИЯ КӨЗДЕРІН ҚОЛДАНУ ЖӘНЕ ҮНЕМДЕУ
Баймуханова Г. К., ИмашевГ.И.
Атырау қ., Х. Досмұхамедов атындағы Атырау мемлекеттік университеті
Аннотация
В работе рассматриваются вопросы использования новых видов энергии в условиях инновационной
технологий и возможность экономии энергии путем перехода в сооружениях новейших видов электрических
устройств.
Abstract
In work questions of use of new types of energy in the conditions of innovative technologies and possibility of
economy of energy by transition in constructions of the latest types of electric devices are considered.
Бүгінгі күнніңең маңызды міндеттерінің біріне айналған басты мәселе-энергия қорларын үнемдеу болып
табылады. Өнеркәсібі дамыған әлемнің барлық мемлекеттерінде энергия үнемдеу шаралары қолға алынған.
Себебі көмірмен және көмірсутегімен жұмыс істейтін жылу электр станциялары түбі бір экологиялық мәселелердің
асқынуына әкеп соқтыратыны белгілі жайт. Сондықтан әлем қайта қалпына келетін жергілікті энергия көздерін
энергия үнемдеудің басты қайнар көзі ретінде қабылдап отыр [1].
Болашақта жылулық энергетиканың әлемде және жеке мемлекеттердегі энергия тұтыну саласында басым
бағыт болатындығы сөзсіз. Энергия алудағы көмір мен таза отынның басқа түрлері үлесінің арту ықтималдығы
жоғары. Осы мақсатта қоршаған ортаға зиянды әсерін төмендетуге мүмкіндік беретін кейбір әдістер мен оларды
пайдалану жолдарын қарастырайық. Бұл әдістер отын мен зиянды қалдықтардан тазарту технологияларын
жетілдіруге негізделген. Олардың ішінде тазалау құрылғыларын пайдалану және жетілдірудіатап өтуге болады.
Қазіргі кезде көптеген жылу электр станцияларында (ЖЭС)әр түрлі бірқатар сүзгіштер көмегімен негізінен қатты
қалдықтар ұсталады. Ол үшін арнайы десульфурационды (күкірт диоксиді мен триоксидін ұстауға арналған) және
денитрификациялық (азот қышқылдарын ұстауға арналған) қондырғылар пайдаланылады. Күкірт пен азот
қышқылдарын ұстау көбінесе аммиак ерітіндісі арқылы түтін газдарын жіберу жүзеге асырылады. Мұндай
қондырғылар 96%-ға дейін күкірт қышқылын және 80%-ға дейін азот оксидтерін ұстайды [2].
Өнімдегі металл көлемін төмендетіп, оның сапасын арттыру және бұйымның қызмет ету мерзімін ұзарту
арқылы энергияны үнемдеуге болады. Компьютерлік және басқа да дәлдігі төмен құрылғыларды пайдалануға
байланысты жаңа ғылыми технологиялардың жетістіктеріне көшу есебінен энергия үнемдеудің болашағы зор.
Энергияны тұрмыста және өндірісте ғимараттың оқшаулау жүйесін жетілдіру есебінен үнемдеу мүмкіндіктерінің де
маңызы зор. Пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) шамамен 5%-ға артатын болса, онда электр қондырғылары мен
құралдарының жаңа түрлеріне ауыстыру нақты энергия үнемділігін жүзеге асырады. Жылу және атом электр
станцияларында сәйкесінше 60-65%,70% деңгейінде энергияның шығыны болатынын ескеру қажет. Сондықтан
энергия шығынын азайту мақсатында газ алу үшін отынды тікелей жағу тиімді. Отынның ПӘК-і сонымен қатар,
127
ЖЭС-на қарағанда, жылу электр орталығында (ЖЭО)пайдаланғанда артады. Соңғы жағдайда, энергия алу
нысандары мен оны тұтыну орындарының ара қашықтығын азайтса, соның арқасында шығындар азаяды. Электр
энергиясымен қатар, ЖЭО-да салқындатушы агенттермен ұсталатын отын қолданылады. ЖЭО типіндегі кішкене
қондырғыларда тікелей ғимаратта энергия алу аса үнемді болады. Бұл жағдайда, жылулық және электр
энергиясының шығындары ең кіші мәнге дейін төмендейді [3].
Үдемелі индустриалды-инновациялық дамудағы күн энергиясын пайдаланудың маңызы ерекше екеніне
көңіл бөлінуде. Күн энергиясынан электр тогын алу қосымша құрылғыларсыз индукцияланатын фотоэлементтерді
қолдану арқылы мүмкін болады. Мұндай құрылғылардың ПӘК-і жоғары болмайды. Фотоэлементтерді қолданудың
басты қиындығы олардың қымбаттылығы мен үлкен аумақты алатындығы. Бұл мәселені, энергия алуда металл
фототүрлендіргіштерді иілімді синтетикалық түрлерімен ауыстыру, батареяларды орналастыру үшін үйлердің
төбесі мен қабырғаларын пайдалану, түрлендіргіштерді ғарыш кеңістігіне шығару және т.б. арқылы шешуге
болады. Күн энергиясын алуда 1-суретте көрсетілгендей жұқа қабатты a-Si кремний батареялары пайдаланылады.
Аморфты кремнийден (a-Si) жасалған фотоэлектрлік күн батареялары тиімділігі мен шығу қуаты сәйкес
келетіндей қатаң бақылаумен өндіріледі.
1-сурет. Жұқа қабатты a-Si кремний күн батареясы
Бұл типтегі күн элементінде қалыңдығы бірнеше микрон болатын (шамамен адам шашының қалыңдығының
1/100-і) жартылай өткізгіштің қабаттары қолданылады. Бұл материалдың құнын төмендетуге мүмкіндік береді, ал
мұндай кремнийдің ПӘК-і басқа типтегі кремнийлерден аз болады.
Жұқа
қабатты
күн
батареяларының
ерекшеліктері
мен
артықшылықтары:
олар
кристалл
фотоэлементтермен салыстырғанда үлкен қуат береді; ұзақ мерзімді қолдануда шығу қуаты тұрақты жоғары
дәрежеде болады; қоршаған ортаға зиянсыз-бұларда кристалл кремнийден жасалатын элементтерде
пайдаланылатын кремнийдің тек қана 1/600 бөлігі қолданылады; көп мөлшерде энергия беру есебінен күн
панелін шығындау уақыты қысқарады; қуаты 60 Вт-қа дейін болады.
Жұқа қабатты күн батареялары электрмен қоректендіру күн модульдерінде және басқа да дербес
жүйелерде қолданылады. Экологиялық тұрғыдан күн батареяларымен қатар жел қозғалтқыштарын қолданудың
мәні зор.
Бұл бағытта жел энергетикалық қондырғылары (ЖЭҚ) жел энергиясын электр энергиясына түрлендірудің
негізгі әдісі болып табылады. Жел, қозғалатын су сияқты, ең байырғы энергия көзі болып келеді. Бірнеше жүз
жылдарда бұл көздер механикалық ретінде диірмендерде, ағаш шеберханаларында, тұтыну орындарына су беру
жүйелерінде қолданылып келді. Электр энергиясын алу үшін желді пайдалануға қызығушылық соңғы жылдарда
пайда болды. Аймақтардың ауа-райының ерекшеліктеріне байланысты Атырау облысында жел энергиясын
пайдалану бойынша жүргізілген зерттеулер нәтижесінде, оны қолдануға қолайлы жағдайлар бар екені
анықталды. Жел генераторлары да қолданылуы мүмкін, себебі олар 4 м/с жылдамдыққа есептелген, ал соңғы
жылдардағы облыс бойынша желдің орташа жылдамдығы 6,4 м/с құрайды. Бір генератор 30 кВт электр
энергиясын өндіреді. Бір өндірістік базаны электр энергиясымен толық қамтамасыз ету үшін 5 жел электр
генераторы қажет. Сонымен қатар, қала аумағындағы бірқатар нысандарды электр энергиясымен қамтамасыз
ететін «жел диірменінің де» маңызы зор. «Жел диірмендері» техникалық сипаттамалары мен өлшемдері бойынша
әр түрлі болып келеді, алайда олардың қызметтік қолданылуы бірдей. Өлшемдері кіші агрегаттар-күн
жинақтағышы бар флюгер типті, аса ірілері-қуаты үлкен, бірақ күн сәулесін ұстап алғыштары жоқ редукторлық
типті болады [4].
Мұндай қондырғыларды алу қажеттілігі, тұрғын алабынан алыста орналасқан, жанар-жағармай
материалдарымен жұмыс жасайтын генераторларды пайдалану экономикалық жағынан тиімсіз болғаннан кейін
пайда болды. Жанармай қымбат, тіпті экология жағынан да тиімсіз. Ал «жел генераторлары» дербес, оларды
электр желісіне қосу қажет емес, тек қана сарқылмайтын табиғи ресурстармен жұмыс жасайды. Қалай болғанда
да, күн мен жел болғанға дейін және зарарлы заттарды шығармайды. Кішкентай «жел диірмендерді» әр түрлі
жарнамалық билбордтарды, электрондық таблоларды қоректендіру үшін, қала көшелерін, автокөлік қою
аумақтарын жарықтандыру үшін қолдануға болады. Қондырғыларда шырақтар, күн энергиясын жинақтауға
арналған фотоэлементтер бекітілген, басқару жүйелері бар, заряд жинақтаушы автокөлікті, қалыпты
аккумуляторлар жалғанған. Олар 12 вольтқа, 100-120 ампер/сағ-қа есептелген.
128
Үлкен тұрғын алаптарын электр энергиясымен қамтамасыз ететіндей, бес және одан да жоғары киловатт
өндіруге қабілетті аса қуатты құрастырмалы қондырғыларды пайдалану үшін жел станцияларын тұрғызу қажет.
Яғни, арнайы шағын станцияларға алып келетін, күштік кабельдермен өзара жалғанған «жел генераторларының»
жүйесін құру керек. Үлкен «жел генераторларында» датчик сигналдары бойынша толық жел жүктемесін алу үшін
генераторды ең жақсы күйге орнауына мәжбүрлейтін механикалық жетегі болады. Одан әрі қарай, электр
желісінің бойымен ток нақты нысандарға өте бастайды. Біздің аймаққа қатысты, өз өсінде еркін айналатын-
флюгерлік типтегі «жел диірмендері» жөнінде айтуға болады, яғни флюгерлік «жел генераторларын»
пайдаланған дұрыс [5].
Фотосинтез және биомасса арқылы күн энергиясын пайдалануды қарастырайық. Биомассада жылына 1%
күн энергиясының ағыны концентрацияланады. Алайда, бұл энергия адамның әр түрлі көздерден қазіргі кезде
және болашақта алатын энергиясынан артық болады. Фотосинтез энергиясын алудың ең қарапайым тәсілі-
биомассаны тікелей жағу. Ағашты тікелей жағу тұрмыстық деңгейде өте жақсы белгілі. Ағаш қалдықтарын
энергетикалық қолдану технологиялары үнемі жетілдіріліп отырады. Қазанды сұйық отыннан немесе көмірден
ағаш қалдықтарына ауыстыру аса кең таралған, бұл отынды сақтау және дайындаудың қажетті инфрақұрылымын
реконструкциялауды қажет етеді. Сұйық органикалық қалдықтарды өңдеудің биохимиялық технологияларының
ішінде 55-60% метаннан тұратын, биогазды алу арқылы органикалық шикізатты (атмосфералық оттегі болмаған
жағдайда) анаэробты ыдырату технологиясы кең қолданыс тапты.
Өндірілетін биогазды метантэнк көлемінен шығарып, газгольдер-аккумуляторға жібереді, мұнда газ
негізінен жақын орналасқан нысандарды жылумен қамту үшін қажеттілік мөлшері бойынша алынады. Биогаз
сонымен қатар, отын ретінде механикалық және/немесе электр энергиясын өндіру үшін іштен жану
қозғалтқыштарында
қолданылады.
Биогазды
жарықтандыруға,
үй
жылытуға,
тамақ
пісіру,
транспорт,электрогенератордың роторларын қозғалту мақсатында қолданады.Биогаз ауыл шаруашылығында
ерекше роль атқарады. Себебі ауыл шаруашылығында пайда болатын биомассаны өндіру арқылы жетпіс
пайыздық метан және егін шаруашылығына пайдалы органикалық заттар алуға болады. Биогаз өндірудің ендігі
бір ерекше қасиеті оны өндіргендегі шығатын артық улы газдың мөлшері мұнай өндіргендегі шығатын газдан
әлдеқайда аздығында. Биогаз алудың экономикалық бағаланулары бүгінгі күні ақталуда.
Жаңартылатын энергия көздерін пайдалану болашағы олардың экологиялық тазалығымен, қолдану
құнының төмендігімен және дәстүрлі энергетикадағы отын тапшылығымен байланысты.
Әдебиеттер тізімі
1. «Атырау» газеті, № 109, 19.09.2013 ж. - 5 бет
2. http: //www.msht.ru/catalog/738/
3. «Жаңғыртылатын энергия көздерін пайдалануды қолдау туралы» Қазақстан Республикасының Заңы, Астана
4.07.2009ж. № 165 - IV.
4. «Энергия үнемдеу туралы» Қазақстан Республикасының Заңы, Астана25.12.1997ж. №210-I.
5. Методологические положения по определению и формированию показателей промышленности. Алматы,
7.12.2001ж. №110-а.
УДК 377. + 53 031.4
ШАЛА ӨТКІЗГІШТІ ДИОДТАРДЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ ПАРАМЕТРЛЕРІ
Ильясова С.С., Имашев Г.И.
Атырау қ., Х. Досмұхамедов атындағы Атырау мемлекеттік университеті
Аннотация
Работа посвящена изучению физических параметров современных полупроводниковых диодов и
использованию в электронных аппаратурах. Определены вольт - амперные характеристики, описывающие
зависимости электрических величин в различных диодах.
Abstract
Work is devoted to studying of physical parameters of modern semiconductor diodes and use in electronic
equipments. Are defined volt - the ampere characteristics describing dependences of electrical quantities in various
diodes.
Жартылай өткізгіштерде Менделеев кестесінің орта тұсындағы он екі химиялық элементтер жатады.
Олар: бор (В), көміртегі (С), кремний (Si), германий (Ge), қалайы (Sn), фосфор (Р), мышьяк (As), сурьма (Sb),
күкірт (S), селен (Se), телмур (Те), йод (І). Мұнан басқа үшінші топтағы элементтердің, бесінші топтағы
элементтермен қосындысы, көптеген металдардың оксидтері мен сульфидтері, бір қатар химиялық қоспалар,
кейбір органикалық заттар. Ғылым мен техникада ең көп қолданылатын жартылай өткізгіштерге германий Ge
және кремний Sі жатады.
Жартылай өткізгіштер өзіндік (яғни қоспасыз) және қоспалы болып бөлінеді. Қоспалы жартылай өткізгіш
өз ретінде донорлық және акцепторлық болып бөлінеді.
Өзіндік жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштік механизмін германийдің немесе кремнийдің
монокристалының мысалында қарастыру қолайлы. Себебі өте кең қолданылатын жартылай өткізгіштер Ge және
129
Sі сыртқы электрондық қабатта төрт электроны болады, яғни олардың валенттілігі төртке тең. Мұндай
элементтердің кристалдық торында (алмаз типті тор деп аталынатын) германийдің Ge немесе кремнийдің Sі
әрбір атомы, бірдей қашықтықта орналасқан, көрші төрт атоммен қоршалған [1].
Атомның ең орнықты күйі, оның сыртқы электрондық қабатында сегіз электрон тұрған кезде екендігі
белгілі. Сондықтан Ge және Sі атомдары электрондық қабаттарды сегіз электронға дейін толтырып, көрші
атомдармен жалпы электрондық жұп құрайды (коваленттік байланыс).
Төменгі температурада жартылай өткізгіштің кристалында барлық электрондар атомдармен байланысқан
және еркін электрондары жоқ, яғни кристалл диэлектрик болып саналады. Жартылай өткізгіштің температурасын
көтерген кезде кейбір электрондар атомнан бөлініп, жылжымалы күйге түсіп, оған кернеу түсіргенде, кристалда
ток жасайды.
Бөлме температурасының өзінде жартылай өткізгіш кристалында жылжымалы электрондардың біраз
сандары болады және температураның артуына байланысты олардың саны тез көбейеді. Германий Ge
жағдайында, кремнийге Si қарағанда, атомнан электронды жұлып алу үшін энергия аз жұмсалады. Сондықтан
таза германийдің Ge кедергісі, кремнийдікіне Si қарағанда едәуір аз (ρ
Ge
≈ 0,5 Ом.м, ал ρ
Si
≈ 2 ∙ 10
3
Ом.м).
Жазықтық диодтар бірнеше ондаған миллиамперден бірнеше жүздеген амперге дейігі ток күшін өткізсе,
нүктелік диодтардың параметрлерінің жазықтық диодтардан өзгешелігі, тура кедергілерінің шамасы үлкен, ал
тура ток күшінің максимальдық мәні кіші болады. Нүктелік диодтардың ерекше қасиеттерінің бірі, олардың
n
p
ауысуының сыйымдылығы аз болуына байланысты өте жоғары жиіліктер аумағында жұмыс атқаруға қабілетті [2].
Сондықтан
оларды
жиіліктері
жоғары
радиосигналдарды
детекторлеу
үшін
қолданады.
Шала
өткізгішдиодтардыңсипаттамаларытемпературағатәуелді.
Сондықтанолардытемператураныңшектеуліаумағындағанапайдаланааламыз. Мәселен, германийдиодтарүшін – 60
тан + 70
0
С , алкремнийдиодтарүшін – 60 тан + 120
0
С.
2. Шала өткізгішдиодтармынатөмендегіпараметрлерарқылысипатталады:
1) вольт–амперлік сипаттамасыныңтіктігі,
мА/В
U
I
S
;
2) айнымалы ток үшінішкікедергі,
В/мА
S
1
I
U
R
i
;
3) тұрақты ток үшінкедергісі,
Ом
0
I
U
R
;
4) түзетукоэффициенті,
тура
кері
кері
тура
R
R
I
I
k
,
0
,
0
, мұндағы
тура
R
,
0
тура
Кедергініңмәнібірнеше
Ом
ғағана, ал
кері
R
,
0
керікедергініңмәнісалыстымалыөтежоғары, бірақшексіземес;
5)
тура
I
тура ток дегеніміз, диод арқылы ток көзініңоңполюсінен солполюсінеқарай,
яғниоңбағыттажүретін ток;
6) түзетілген, яғнитұрақты ток дегенімізтолықсыма токтың тұрақты құраушысы немесе түзетілген токтің
орташа мәні;
7) түзетілген токтың ең үлкен амплитудасы активтік жүктемелі диод арқылы өтетін токтың ең үлкен
мәні. Түзетілген токтың шамасы жуық шамамен оның амплитудалық мәнінің 30% на тең болады;
8)
кері
I
керіток кері кернеу берілген кезде диод арқылы өтетін ток;
9)
керікернеудің
ең
алкен
амплитудасыдиодтыңқалыптыкүйісақталатын,
тесіпөтуболмайтын,
керікернеудіңшамасы.
Ондайкерікернеудіңшамасы
25
В
дан
600
В
аралығындаболады.
Әрбірдиодқаөзініңтехникалықсипаттамасында көрсетілген шамасынан артық кері кернеу беруге болмайды [3].
Диодқа өткізу бағытында түсетін кернеудің мәні өте аз, ол 0,5тен 1
В
аралығында ғана болады. Осы
сипаттамаларды ескеріп, зертханалық жұмыстардың орындалуын қарастырайық.
Сурет 1.
PA1
ГТ
I
F
U
F
X1
X2
X3
X4
X5
X6
Достарыңызбен бөлісу: |


title:
+
+ - Сборник материалов IV международной научно-практической конференции «Роль физико-математических наук в современном...

text:
+
+
+
_
_
G1
PU1
V1
_
130
Кремний диодының вольт–амперлік сипаттамасының тура тармағының сұлбасы
3. Керекті құрал-жабдықтар: ГТ, ГН 3, АВМ 1, АВМ 2, АВМ 0, Д 9 және Д 220 диодтары. Зертханалық
жұмыс 87Л - 01 қондырғысымен жүргізіледі. Жұмысты орындау үшін қондырғының элементтері: тұрақты ток көзі
(ток генераторы) ГТ; тұрақты кернеу көзі ( кернеу генераторы); авометр АВМ және ампервольтомметр АВО;
диодтар(Д 9), (Д220); жалғағыш сымдар [4].
Төмендегі сұлбалар бойынша кремний диодының вольт–амперлік сипаттамасын тура және кері
тармақтардағы электрлік шамаларын қарастырамыз.
Сурет 2.
Кремний диодының вольт–амперлік сипаттамасы кері тармағының сұлбасы
4. Диодтың вольт-амперлік сипаттамасын алу.
4.1. Д9 диодының вольт-амперлік сипаттамасының тура тармағындағы параметрлерді алу.
Кесте 1.
I
тура
, мА
0,04
0,1
0,4
1
2
4
6
8
10
U
тура
, В
0,1
0,15
0,21
0,25
0,29
0,33
0,36
0,39
0,41
мА
I
пр
,
Сурет 3.
Вольт – амперлік сипаттамасыныңтура тармақтары
4.2. Д 220 диодының вольт – амперлік сипаттамасының тура тармағындағы параметрлерді алу.
Д9
PA2
I
R
U
R
X11
X12
X7
X8
X9
X10
+
+
ГН
+
_
_
G2
PU2
V2
_
Д220
В
U
пр
,
131
Кесте 2.
I
тура
, мА
0,04
0,1
0,4
1
2
4
6
8
10
U
тура
, В
0,4
0,5
0,55
0,6
0,62
0,64
0,66
0,68
0,7
4.3 Д 9 диодының вольт – амперлік сипаттамасының [5] кері тармақтары
Кесте 3.
U
кері
, В
5
10
20
30
40
50
I
кері
, мкА
5
10
20
70
300
800
4.4. Д 220 диодының вольт – амперлік сипаттамасының кері тармақтары
Кесте 4.
Сурет 4.
Вольт–амперлік сипаттамасының кері тармақтары
5. Тұрақты және айнымалы тура токтың шамасы I
тура
= 4 мА болғандағы кедергісін анықтау.
5.1 Д 9 диоды үшін
R =
тура
тура
=
,
,
= 8,25 (Ом)Д 9 үшін R = 8,25 (Ом)R
д
= 8,25 (Ом)R
д
= 15 (Ом)R =
∆
тура
∆
тура
=
,
,
= 15 (Ом) Д 220 үшін
R
ст
= 160(Ом)R
д
= 10 (Ом) 5,2 Д220 диоды үшін:
)
(
160
004
,
0
64
,
0
Ом
I
U
R
тура
тура
ст
;
)
(
10
004
,
0
04
,
0
Ом
I
U
R
тура
тура
Д
.
Орындалғанған зертханалық эксперименттердiң негiздерiне төмендегідей қорытынды жасауға болады.
3 -суреттен вольт–амперлік сипаттаманың тура тармақтарының эксперимент мәніне жақындығын
байқалады.
4-суреттен керi кернеу артқанда онда кері токтың шамасыда өседі. Бұл екпінді ионданудың ауысу
әсерiмен және заряд тасымалдаушылардың генерациялануымен түсiндiріледi.
Диодтағы тура ток артқанда ондағы тура кедергінің мәні азаяды.
Зерттеліп отырған диодтың вольт–амперлік сипаттамасының тура және кері тармақтарының графиктері
тұрғызылып, тұрақты кедергі жағдайындағы айнымалы тура тоқтың мәні есептелінген.
Әдебиеттер тізімі
1. Овечкин Ю.А. Полупроводниковые приборы. - М.: Высшая школа, 1986. - С. 8- 48.
2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. - М. :Высш. шк., 2002.
3. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высш. шк., 2004.
4. Курс физики // Под ред. Лозовского В.Н. – СПб.: Лань, 2001. – т.1, 2.
5. Савельев И.В. Жалпы физика курсы: 2 т: Электр. – М.: «Издательство АСТ», 2004.
U
кері
, В
5
10
20
30
40
50
I
кері
, мкА
19
20
20
20
20
20
Д9
Д220
мкА
I
обр
,
132
УДК 53 (091+023)
ИСТОРИЯ СВЕТА С ПОЗИЦИИ ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Жангереева
1
Г.Ж., Г.Т.Бекова
2
Атырауский инженерно-гуманитарный институт
Атырауский государственный университет имени Х.Досмухамедова
Глаз и по сей день- наиболее важный из наших органов чувств, а свет, с помощью которого мы можем
различать предметы, играет такую значительную роль, что совершенно не удивительно стремление учёных на
протяжении столетий понять, что же он собой представляет. Может быть, именно оптика была первой частью
физики, в которой были проведены измерения. Известно, что Евклид в III веке до н.э. уже знал законы
отражения света от плоской поверхности, а Птолемей во II веке исследовал преломление света.
Однако настоящий прогресс оптики начался в 17 веке. Первый вопрос, который требовал ответа, состоял
в том, как распространяется свет. Вероятно, первым «экспериментом» было наблюдение, сделанное Торричелли,
он заметил, что поскольку можно видеть сквозь пустоту в верхней части его барометра, то свет может
распространяться через вакуум и, следовательно, для передачи света не нужно никакой материальной среды.
Это было очень загадочно, так как было известно, что звук, казавшийся подобно свету, передаётся через воздух.
Загадка не была решена вплоть до середины 19 века
Историю развития оптики с самого начала проследить очень нелегко: очень много учёных исследовали
свойства света, и знания о нём приобретались лишь постепенно. Например, закон прямолинейного
распространения света в однородной среде общепринят, хотя его исключительно трудно доказать; обычно мы
используем свойство света, наоборот, для физического определения понятия прямолинейности. Тот факт, что
свет от точечного источника позволяет получить резкие тени, ещё ничего не доказывает, потому что так было
бы и в том случае, если бы соседние лучи просто проходили одинаковые пути.
В первой половине 2 века Птолемей установил законы отражения света, причём ногти в том виде как
они сейчас известны нам; правда, большая часть его сочинений была утеряна, и поэтому не ясно, как он научил
свои результаты. Однако его работа по преломлению света уцелела. Хотя считается, что Птолемей смог
установить правильный закон преломления с помощью своих проведённых измерений при внимательном
рассмотрении его работы оказывается, что точность измерений была недостаточна.
Птолемей получил значения углов падения и преломления луча света при переходе из воздуха в воду
следующим образом. Он взял круг с градусными делениями и погрузил его в воду точно наполовину (рис 1).
Рисунок 1. Схема метода Птолемея для определения значений углов падения и преломления света
на поверхности раздела воздух-вода
На круге он поставил два указателя, а затем укрепил прямой стержень таким образом, что он соединял два
указателя. Птолемей привел таблицу полученных результатов и, по-видимому, удовлетворился изобретением
способа измерения преломления, не установив никакого соотношения между углами падения и преломления.
Точно такой же метод он использовал для изучения преломления света в стекле, изготовив стеклянной
полуцилиндр и использовав его также для измерения преломления от воды к стеклу.
Точно такой же метод он использовал для изучения преломления света в стекле, изготовив стеклянный
полуцилиндр и использовав его также для измерения преломления от воды к стеклу.
Результаты Птолемей по измерению преломления света при переходе из воздуха в воду.
i
10
20
30
40
50
60
70
80
r
8
15
1
2
22
1
2
20
35
40
1
2
45
1
2
50
Получающиеся из этих данных значения показателя преломления (sin
i
/sin
r
) лежат в интервале 1,25-1,34,
т.е. е совсем постоянны. Между значениями углов преломления
r
существует простое соотношение: разности
133
между двумя соседними значениями
r
систематически уменьшаются на
0
по мере увеличения угла
преломления. В этом наблюдается неестественность и подгонка результатов к желаемому. Ещё две другие
таблицы его опытов обнаруживают то же самое.
Поскольку значения разностей углов составляют арифметическую прогрессию значения углов падения
i
и преломления
r
должны быть связаны простым квадратичным соотношением. Это соотношение можно найти.
Такой результат, который мог бы получить Птолемей из своих измерений, оказался неверен.
Хотя мы приписываем открытие закона преломления Стеллиу (1591-1626) , вероятно, его ещё ранее
открыл Арио (1560-1621). Арио брал стеклянную призму (рис. 2) и располагал её так, что у поверхности АВ была
перпендикулярна к линии PQR, проведённой на столе. Таким образом, он знал, что у поверхности АВ не должно
быть отклонения луча. Он смотрел вдоль прямой PQ, а своего друга попросил перемешать булавку S до тех
пор, пока она займёт такое положение, что смотря на неё сквозь призму, он начинал видеть её в направлении
PQ. Зная преломляющий угол призмы, он мог затем вычислить углы падения и преломления. Проделав тот
же эксперимент с несколькими призмами, имеющими различные углы, он и получил результат, которым мы
пользуемся и поныне.
Рисунок 2. Схема метода Арио для определения значений углов падения и преломления света на
поверхности раздела воздух-стекло.
Полученное Арио значение (sin
i
/sin
r
) равно 1/0,6528703. Этот метод был неудобен тем, что для
каждого значения угла падения луча нужна была своя призма при условии, что все они изготовлены из
одинакового стекла. По-видимому, это был первой известный нам успешный эксперимент такого рода, но
не признанный современными учёными-физиками, кроме того, это была экспериментальная работа, в
отличие от снелловскоговывода который, к сожалению не сохранился и был скорее всего теоретический.
Декарт, вновь с формулировал закон преломления в 1638 г, присвоил ему имя Снеллиу. Декарт
смотрел на эксперимент несколько свысока, и его вывод закона был, вероятно, тоже теоретическим и
возможно он использовал те же идеи, что и Ньютон позднее, считая, что преломление вызывается
притяжением и последующим ускорением движения частиц света, когда они приближаются к
преломляющей поверхности.
Несколько позднее опыты показали, что некоторые кристаллические вещества не удовлетворяли
закону преломления, а расщепляли лучи света на два, производя два изображения вместо одного. Это
явление, названное двойным лучепреломлением, было впервые замечено Бартолини (1625-1608).
Использованный Бартолини кристалл карбоната кальция, называемый исландским штатом, до сих пор
считается наилучшим для демонстрации этого явления. Измерения показали, что одно из преломлений
вообще не подчиняется закону Снеллиу; при равном нулю угле падения угол преломления не равен нулю.
Об этом изображении говорят, что оно образуется «необыкновенными» лучами; второе изображение
образуется лучами, которые удовлетворяют закону Снеллиу и называются «обыкновенными». Здесь приходится
отказываться от уже принятой гипотезы о едином поведении света и не только вводить новый механизм
преломления, но и давать объяснение природе света, которое согласовывалось бы с наблюдаемыми
явлениями. И вскоре в 1690г. эта проблема начала решаться когда Гюйгенс (1629-1695) разработал уже
полную волновую теорию. Но знаменитый спор между Ньютоном и Гюйгенсом продолжался. Первый
утверждал, что свет состоит из корпускул а второй- что он представляет собой волны.
С появлением опытов Гримальди (1618-1663) по дифракции в конце 18 века начали появляться
сомнения в полной справедливости корпускулярной теории и некоторые учёные объяснили наблюдения
134
Гримальди с помощью волновой теории. Крупнейшим из этих учёных был Френель (1788-1827). Имя
Френелья навсегда вошло в физику в связи с общим классом явлений дифракции, открытых Гримальди.
Френель и его сторонники в лице Араго, впоследствии Юнга. Вместе они проделали множество опытов,
которые приобрели выдающееся значение, поскольку убедили даже противников волновой теории в её
правоте. В особенности наглядным оказался самый знаменитый опыт по интерференции и в то же время
самый простой- это опыт Юнга по интерференции света от двух щелей. Простота и убедительность опыта
Юнга сыграли огромную роль в поддержке работ Френеля по волновой теории.
Есть ещё много свойств света, которые столетиями подтверждались экспериментом и которые до
сегодняшнего дня вызывают дискуссии. Мы же рассмотрели очень кратко в качестве примера теорию
преломления света, волновую теорию с точки зрения различных взглядов и различных экспериментов.
Можно со всей уверенностью сказать: не следует полагаться только на теорию. Сколь очевидными ни
казались бы предсказания теории, прежде чем быть принятыми, они всегда должны проверяться
экспериментально.
Список литературы
1. Линсон Г Великие эксперименты в физике перевод с английского изд. «Мир».М.1985
2.Дорфман Н.Г. Всемирная история физики Т1-2, М.1974
3.Кудрявцев П.С. История физики. Т1-3, М.1971
4. Фейнмановские лекции по физике перевод с английского М., 1978
5. Сивухин Д.В. Общий курс физики Т-4.М,1988
УДК 377. + 53 031.4
ФИЗИКА И РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
Ильясова С. С., Шимакова Ж.Г., Имашев Г.
Атырауский государственный университет им. Х. Досмухамедова
Аңдатпа
Мақалада ғылыми техникалық прогрестің және электрэнергетиканың негізгібағыттары, оның ішінде күн
энергетикасы мен қазіргі уақыттағы жаңа технологияларқарастырылады.
Abstract
The basic directions of scientific and technical progress and development of the power industry, including the
development of solar energy, new technology at the present time.
Введение
Разработка и использование быстро меняющейся техники и технологии требует нового уровня
образования, квалификации, общих профессиональных знаний и культуры в интересах производства. В развитии
цивилизации и научно-технического прогресса все возрастающую роль играет энергетика.
В данной работерассматриваются виды энергетики, в том числе нынешнее положение и развитие
энергетики, современные способы получения электрической энергии, физические основы электроэнергетики, в
том числе законы физики происходящие при выработке электроэнергии и методы получения энергии в
региональных электростанциях, также экологические аспекты влияния выработки электроэнергии на
окружающую среду. Электроэнергетика – раздел энергетики, обеспечивающий электрификацию страны на
основе рационального расширения производства и использования электрической энергии.
Объект исследования: физические основы энергетики в индустриальной – инновационной технологии.
Целью исследовательской работы является определение пути развития физических и технических
принципов, а также экологических проблем электроэнергетики.
Обсуждение
Электроэнергетика являетсянаиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими
преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная легкость передачи на большие
расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии
(механическую, тепловую, химическую, световую, и др.). Отличительной чертой электрической энергии является
практическая одновременность ее генерирования и потребления, так как электрический ток распространяется
по сетям со скоростью, близкой к скорости света.Современный период развития человечества иногда
характеризуют через три «Э»: энергетика, экономика, экология. Энергетика в этом ряду занимает особое место.
Она является определяющей и для экономики, и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический
потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на
окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом.Самые острые экологические проблемы (изменение климата,
кислотные осадки, всеобщее загрязнение среды и другие) прямо или косвенно связаны с производством, либо с
использованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в других видах
загрязнения: тепловом, аэрозольном, электромагнитном, радиоактивном. Поэтому не будет преувеличением
сказать, что от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических
проблем[1].
135
Одним из действенных способов уменьшить влияние человека на природу является повышение
эффективности использования энергии. В самом деле, современная энергетика, основанная в первую очередь на
использовании ископаемых видов топлива (нефть, газ, уголь), оказывает существенное воздействие на
окружающую среду. Начиная от добычи, переработки и транспортировки энергоресурсов и заканчивая их
сжиганием для получения тепла и электроэнергии – все это весьма пагубно отражается на экологическом
балансе планеты. Наконец, именно «ископаемая» энергетика ответственна за проблему изменения климата,
связанную с увеличением концентрации парниковых газов. То есть вопрос повышения энергоэффективности
экономики сейчас является одним из самых животрепещущих для всех стран без исключения. Энергосбережение
сейчас становится одним из приоритетов политики любой компании, работающей в сфере производства или
сервиса. И дело здесь даже не столько в экологических требованиях, сколько во вполне прагматичном
экономическом факторе. Это обусловлено тем, что удельные энергозатраты на производство основных видов
продукции высокие. Одной из основных причин такого положения являются устаревшие энергорасточительные
технологии, оборудование и приборы [2].
Задача снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду является одной из основных проблем,
стоящих перед человечеством.
Одним из вариантов ее решения может стать переход к альтернативному источнику топлива – водороду.
400 миллиардов кубических метров водорода производится в мире сегодня – это соответствует 10 процентам
производства нефти. В основном этот водород идет в химическую и пищевую промышленность. Проект развития
водородной энергетики имеет долгосрочную перспективу, намеченные горизонты относятся к 2050 году.
Развитие мировой водородной энергетики тормозится не только высокими ценами на данный вид топлива. Стоят
вопросы инфраструктуры, нормативной базы и производства водорода в нужных объемах.Если цена на него
будет снижена с 5 до 2 евро, водородное сырье будет востребовано. Решение проблем водородной энергетики
упирается в две задачи: производство водорода и его использование в качестве топлива.
В
производстве
водорода
сейчас
два
главных
направления:
традиционное – получение водорода с помощью обычных процессов реформинга натурального газа или угля с
последующим транспортом водорода и использование его в разной форме; и второе направление – получение
водорода из воды с помощью электролиза.Нет сомнения, что основным устройством для использования водорода
будут топливные элементы. В топливном элементе происходит процесс, обратный электролизу.При электролизе в
водном растворе к электродам подводится электрический ток, и на электродах выделяется кислород и водород в
зависимости от полярности этого электрода.В топливных элементах к электродам подводится кислород и водород
и генерируется электрический ток и водяной пар[3].
Основным стимулом внедрения новых энергосберегающих технологий в промышленность могут стать
жесткие требования к экологическим показателям предприятия и удельным нормам потребления энергии.
Если смотреть с точки зрения пропаганды, то в сфере энергосбережения в промышленности так же
можно влиять на ситуацию через общественность, к примеру, можно проинформировать людей о рейтингах
предприятий в этой сфере. Это может послужить поводом для разработки новой информационной волны с
концепцией о том, что новое оборудование не только экологичное, но и энергоэффективное. Общественное
мнение можно сформировать как социальное неодобрение энергозатратных, экологически грязных предприятий.
Для создания всех вышеперечисленных стимулов конечно необходима государственная поддержка, только тогда
они смогут оказать должный эффект. Необходимо обратить внимание всех – на энергосбережение, повышение
энергоэффективности, на ресурсы и энергосберегающие технологии в энергетике. С каждым годом
энергосберегающие и ресурсосберегающие технологии обновляются, уже на данный момент этот рынок
достаточно широк и разнообразен.
При этомбыстро развивающееся энергетическое хозяйство сложно и многогранно, а основными видами
топливо остаются такие не возобновляемые источники, как уголь, сланцы, газ и нефтепродукты. До недавнего
времени считали, что этих запасов хватит на долгие годы. Лишь в последние десятилетия выяснилось, что
запасы этих ресурсов ограничены. Известно, что однажды использованная энергия не может быть применена
повторно, и в любой замкнутой системе, к какой относится и наша планета, энтропия непрерывно возрастает и
даже с помощью механизма цен, к которому, как правило, прибегает человечество, нехватку невозможно
превратить в изобилие [3]. Нет основания ожидать, что темпы производства и потребления энергии в ближайшей
перспективе существенно изменятся (некоторое замедление их в промышленно развитых странах компенсируется
ростом энерговооруженности стран третьего мира), поэтому важно получить ответы на следующие вопросы:
- какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной
(тепловой, водной, атомной) энергетики и как будет изменяться соотношение этих видов в энергетическом
балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;
-можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов
получения и использования энергии;
-каковы возможности производства энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких
как энергия солнца, ветра, термальных вод и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и
экологически чистым.
В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов
энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия используются
человеком после превращения ее в электрическую энергию. В то же время значительное количество энергии,
заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой и только часть ее превращается в
136
электрическую. Однако и в том и в другом случае высвобождение энергии из органического топлива связано с
его сжиганием, а, следовательно, и с поступлением продуктов горения в окружающую среду [4].
На сегодняшний день наиболее развитые страны поставили задачу перехода к безопасному, чистому и
не истощающему развитию. Перспективным направлением является альтернативная, низкоуглеродная
энергетика. Сейчас в мире идет активная разработка проектов переработки углекислого газа в топливо и
нефтехимические
продукты.
Скоро
появятся
электростанции
с
нулевым
уровнем
выбросов.
Ведутся исследования и по развитию "водородной энергетики".
Все большую ценовую конкурентоспособность по отношению к традиционным видам топлива
приобретают возобновляемые источники энергии – солнечная, ветровая, геотермальная, гидроэнергия и
биомасса.Но, в то же время, углеводороды еще долго будут играть ведущую роль в общей структуре
энергопотребления. Поэтому мир ждет более активное внедрение инновационных технологий добычи,
сокращения экологических последствий производства и использования нефти и газа.Что означают все эти
технологии конкретно для каждого отдельного человека? Прежде всего, мы скоро перейдем на
энергосберегающий образ жизни. Мы же в стране еще не приступили к серьезной экономии электроэнергии,
тепла, воды и т.д. Придется это делать в ближайшее время.
Дешевые источники энергии уходят в прошлое. Будут использоваться солнечные батареи,
энергосберегающие лампочки, автомобили на водородном топливе, электромобили[5].Поэтому всем
руководителям компаний и предприятий, всем гражданам страны надо учитывать эту тенденцию и думать о том,
как беречь энергию.
Достарыңызбен бөлісу: |