КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА» Дніпропетровськ 2011

Скачати 0.8 Mb.

Назва	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА» Дніпропетровськ 2011
Сторінка	4/6
Дата	01.04.2013
Розмір	0.8 Mb.
Тип	Конспект

bibl.com.ua > Фізика > Конспект

1 2 3 4 5 6

Тема 4. Електричне освітлення і опромінення.

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ Й ВИЗНАЧЕННЯ
Випромінювання є перенос енергії від випромінюючого тіла до поглинаючого. Більш строго можна визначити поняття випромінювання як матерію особливої форми, що має масу спокою, яка дорівнює нулю, що рухається в безповітряному просторі з постійною швидкістю.

Енергія випромінювання є кількісною мірою руху матерії і являє собою одну з якісних різновидів енергії.

Властивості електромагнітних випромінювань, починаючи від

-випромінювання і до випромінювань діапазону радіохвиль суттєво різні й визначаються значною мірою енергією фотонів. Випромінювання з довжинами хвиль у діапазоні від 1,0 нм до 1,0 мм виділені із загального спектра електромагнітних випромінювань і називаються оптичним випромінюванням. У зазначених межах утримується ультрафіолетове випромінювання (невидиме), видиме й інфрачервоне (невидиме). Випромінювання цих трьох діапазонів у практичному їхньому використанні по-різному впливають на людей, тварин, рослини та інші об'єкти. Однак вони об'єднані загальною назвою «оптичне випромінювання», тому що принципи збудження оптичного випромінювання, його поширення в просторі і перетворення в інші види енергії загальні і досить близькі.

Ділянки спектра, займані перерахованими випромінюваннями, неоднакові: ультрафіолетове — 1,0 ... 380 нм, видиме — 380 ... 760 нм, інфрачервоне — 760 нм...1,0 мм. З наведених цифр випливає, що видиме випромінювання займає саму вузьку частину оптичного діапазону. Однак необхідно відзначити, що саме видиме випромінювання відіграє вирішальну роль у життєдіяльності людини, тому що забезпечує можливість орієнтуватися в просторі, розрізняти кольори навколишніх предметів, виконувати необхідні технологічні операції. Продукти живлення рослинного та тваринного походження, енергетичні ресурси (вугілля, нафта, газ і ін.), які одержує людство,- це результат впливу видимого випромінювання Сонця на нашу планету за посередництвом фотосинтезу, що безупинно відбувається на Землі в зелених рослинах.

У навколишньому просторі постійно існує поле оптичного випромінювання, тому що всі тіла, температура яких вище абсолютного нуля, безупинно обмінюються енергією, що є мірою руху матерії особливої форми — випромінювання. Енергія оптичного випромінювання виміряється в джоулях (Дж). У практиці зручніше користуватися поняттям потужності випромінювання, тобто енергії випромінювання, яка переноситься в одиницю часу. Потужність випромінювання називають потоком випромінювання й вимірюють у ватах (Вт).

Якісні та кількісні характеристики потоку випромінювання наступні:

1) спектральний склад;

2) розподіл у просторі;

3) зміна величини в часі.
РОЗПОДІЛ ЕНЕРГІЇ ОПТИЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ ПО СПЕКТРУ
Видиме випромінювання Сонця неоднорідно, хоча воно і створює відчуття білого світла. Оскільки спектр Сонця суцільний, кольори, що становлять видиме випромінювання, плавно переходять один в іншій. Умовно можна виділити вісім характерних кольорів і орієнтовно вказати їх границі на шкалі довжин хвиль (табл. 1.1).

Таблиця 1.1

Довжина хвилі, нм	Колір	Довжина хвилі, нм	Колір
80...450	Фіолетовим	550...575	Жовто-зелений
50...480	Синій	575...585	Жовтий
80...510	Блакитний	585...620	Жовтогарячий
10...550	Зелений	620...760	Червоний

Ультрафіолетове випромінювання (УФ випромінювання) не викликає зорового відчуття в людини, але залежно від довжин хвиль по-різному впливає на людину, тварин, рослини, бактерії й інші об'єкти.

Випромінювання в діапазоні від 380 до 315 нм, називається довгохвильовим УФ випромінюванням, викликає пігментацію шкіри людину, має порівняно невелику біологічну активність.

Середньохвильове УФ випромінювання в діапазоні від 315 до 280 нм виявляє більш сильний і різноманітний вплив на організми.

Короткохвильове УФ випромінювання з довжинами хвиль коротше 280 нм проявляє бактерицидну дію, тобто здатність знищувати бактерії, пагубну дію на рослини, людей.

Випромінювання з довжиною хвилі коротше 200 нм активно поглинається атмосферою й одержало назву вакуумного УФ випромінювання.

У спектрі інфрачервоного (ІЧ) випромінювання розрізняють області ІЧ-А (780... 1400 нм), ІЧ-В (1400... 3000 нм), ІЧ-С (3*10³... 10⁶ нм).

Необхідно відзначити, що зазначені границі різних ділянок оптичної частини спектра слід уважати умовними, орієнтовними.
ПЕРЕТВОРЕННЯ ОПТИЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ В ІНШІ ВИДИ ЕНЕРГІЇ
Перетворення випромінювання відбувається в приймачах оптичного випромінювання, під якими розуміються будь-які об'єкти незалежно від їхнього походження й агрегатного стану, у яких енергія оптичного випромінювання перетворюється в інші види енергії. Первинним процесом перетворення випромінювання є поглинання приймачем фотонів падаючого на нього випромінювання. Кількісно цей процес оцінюється коефіцієнтом поглинання α, що представляють собою відношення поглиненої приймачем енергії оптичного випромінювання до упалої на нього.

Відповідно до закону збереження енергії для оптичного випромінювання процес перетворення в загальному виді можна описати наступним рівнянням:

, (1)

де

— енергія оптичного випромінювання, поглинена за проміжок часу

, Дж; α — коефіцієнт поглинання випромінювання приймачем; Ф(t) - потік випромінювання, що впав па приймач, у функції часу, Вт; W_Э — ефективна енергія, Дж; W_п — енергія втрат, Дж.

Величини W_Э і W_п вимагають деякого роз'яснення.

Енергія оптичного випромінювання принципово може перетворюватися в будь-який інший вид енергії: теплову, електричну, енергію хімічних зв'язків і т.п.

У практиці установки, у яких використовується оптичне випромінювання, мають конкретне призначення одержати певний позитивний результат впливу оптичного випромінювання на приймач, у якості якого може бути людина, тварина, рослина, сільськогосподарські продукти, фотоелемент, фоторезистор і т.п.

При розв'язку таких завдань передбачається перетворення в приймачі енергії оптичного випромінювання в певний інший вид енергії, що дозволить одержати очікуваний позитивний результат. Але, як і в будь-якому процесі, перетворення одного виду енергії в іншій не обходиться без втрат, тобто частина енергії випромінювання перетвориться в такі види енергії, які для розв'язку даного завдання не потрібні.

Таким чином, під W_Э слід розуміти ту частину поглиненої приймачем енергії випромінювання, яка перетворилася в необхідний вид енергії, що забезпечує очікуваний позитивний ефект. Інші види енергії, які при цьому утворювалися побічно, слід віднести до втрат.
ВИДИ ФОТОБІОЛОГІЧНОГО ВПЛИВУ
Енергія оптичного випромінювання безпосередньо впливає на людину, тварин, рослини, мікроорганізми й інші приймачі. Основні види фотобіологічного впливу наступні.

Світловий вплив виражається в зоровому відчутті людини і тварини, що дозволяє орієнтуватися в навколишньому просторі.

Фотосинтезна дія виражається в тому, що видиме й довгохвильове УФ випромінювання забезпечують процес, у результаті якого в зелених рослинах з мінеральних речовин синтезуються речовини органічні.

Фотоперіодична дія виражається в тому, що при різнім чергуванні й тривалості періодів освітленості (опромінення) і темряви проявляється вплив на розвиток рослин, тварин, птахів.

Терапевтична (антирахітна) дія оптичного випромінювання полягає в наступному. Опромінення людей, тварин, птахів дозованими кількостями УФ, видимого ІЧ випромінювань поліпшує обмін речовин, підвищує опірність організму до захворювань.

Бактерицидна дія полягає в тому, що опромінення УФ випромінюванням і в великих кількостях видимим і ІЧ випромінюванням викликає загибель бактерій, рослин, комах.

Мутагенна дія оптичного випромінювання виражається в тому, що тривалий вплив на тварин і рослини УФ випромінювання приводить до спадкоємних змін, які можна використовувати для виведення рослин і інших організмів з новими властивостями.
ОСНОВНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ ВЕЛИЧИНИ Й ОДИНИЦІ ЇХ ВИМІРУ
Поле оптичного випромінювання нерозривно пов'язане з переносом енергії від випромінюючого тіла до поглинаючого. Цей перенос здійснюється за допомогою електромагнітних коливань.

Енергія оптичного випромінювання має розмірність, властиву будь-який формі енергії, і вимірюється в джоулях. У практиці частіше потрібно знати не енергію випромінювання, а її потужність (потік випромінювання).

Потоком випромінювання Ф називають енергію випромінювання, яка переноситься в одиницю часу:

,

де

— енергія випромінювання за час

Дж;

— проміжок часу, протягом якого випромінювання може бути прийняте рівномірним, с.

Потік випромінювання виміряється у ватах.

У практиці розподіл випромінювання по спектру визначають значенням спектральної щільності потоку випромінювання. Спектральна щільність

(Вт·нм^-1) чисельно дорівнює відношенню однорідного потоку

до ширини смуги спектра

однорідного потоку:

.

Ухвалюючи

, що прагне до нуля, одержимо

(2)

Функція спектральної щільності потоку випромінювання є основною характеристикою джерела енергії випромінювання, тому що дозволяє оцінити спектральний склад потоку випромінювання і його значення.

Просторова щільність потоку випромінювання джерела називається силою випромінювання (Вт·ср^-1(стерадіан)) і визначається відношенням потоку випромінювання до тілесного кута, у якому він укладений і рівномірно розподілений :

. (4)

Щільність випромінювання (Вт·м^-2) являє собою відношення потоку випромінювання до площі випромінюючої поверхні:

, (5)

де

— площа поверхні випромінюючого тіла, у межах якої випромінювання можна вважати рівномірним.

Важливою для розрахунків величиною є опромінення (щільність опромінення). Вона визначається відношенням потоку випромінювання, що падає на поверхню і рівномірно розподіляється по ній, до площі цієї поверхні (Вт·м^-2):

. (6)

Одиниця виміру опромінення, як і для виміру щільності випромінювання, Вт·м^-2. Різниця між цими величинами полягає лише в тому, що поняття щільності випромінювання відноситься до випромінювача й характеризує його, а поняття опромінення відноситься до поверхні, що опромінюється.

Оскільки процес перетворення випромінювання в інші види енергії визначається не тільки значенням опромінення приймача і спектральним складом випромінювання, але і тривалістю опромінення, важливе значення має кількість опромінення. Кількість опромінення Н (Вт·см^-2) являє собою значення енергії випромінювання, що впала на одиницю поверхні, протягом часу опромінення. У загальному випадку

(7)

де

— миттєве значення опромінення;

— відповідно час початку та кінця опромінення.
ОСНОВНІ ЗАКОНИ ТЕПЛОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ
Теплове випромінювання є результат перетворення енергії теплового руху атомів і молекул тіла в енергію оптичного випромінювання. Температура випромінюючого тіла визначає як значення потоку випромінювання, так і його спектральний склад.

Основні закони теплового випромінювання сформульовані стосовно до абсолютно чорного тіла, під яким розуміється приймач оптичного випромінювання, що повністю поглинає падаючі на нього випромінювання незалежно від напрямку падіння, спектрального складу і поляризації. Існує ще інше визначення поняття абсолютно чорного тіла: це тепловий випромінювач, здатний створювати за інших рівних умов найбільший у порівнянні з іншими тепловими випромінювачами потік випромінювання.

Закон Кірхгофа встановлює зв'язок між здатностями тіла випромінювати і поглинати випромінювання: відношення щільності випромінювання тіл з однаковою температурою дорівнює відношенню їх коефіцієнтів поглинання:

.

Закон Кірхгофа можна записати інакше:

(8)

де

— щільність випромінювання абсолютно чорного тіла при тій же температурі, Вт·м^-2.

Інакше кажучи, відношення щільності випромінювання до коефіцієнта поглинання для всіх тіл, що мають однакову температуру, — величина постійна, рівна щільності випромінювання абсолютно чорного тіла при тій же температурі.

Закон Стефана — Больцмана встановлює зв'язок між щільністю випромінювання тіла і його температурою. Стефан і Больцман установили, що щільність випромінювання абсолютно чорного тіла залежить тільки від його температури і пропорційна її четвертому ступеню:

(9)

де

— щільність випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт·м^-2;

— постійна, рівна 5,672 10-8 Вт·м^-2·гради^-4; Т - абсолютна температура, К.

Основні закони теплового випромінювання дозволяють зробити наступні виводи.

1. Потік випромінювання абсолютно чорного тіла пропорційний четвертому ступеню температури нагрівання.

2. Значення максимуму спектральної щільності потоку випромінювання абсолютно чорного тіла пропорційно п'ятому ступеню температури нагрівання.

3. З підвищенням температури нагрівання абсолютно чорного тіла максимум кривої спектральної щільності його потоку випромінювання зміщається убік більш коротких довжин хвиль.
КЛАСИФІКАЦІЯ, ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТикИ СВІТИЛЬНикІВ
Багато джерел світла мають велику яскравість, від сліпучою дії якої необхідний захист. Крім цього, джерела світла, як правило, розподіляють свій світловий потік в усіх напрямках, у той час як потрібно, щоб він був спрямований на освітлювані поверхні. Часто доводиться захищати джерело світла від механічних ушкоджень і руйнуючої дії навколишнього середовища.

Ці причини змушують використовувати світлові прилади, що представляють собою сукупність джерела світла і пристрою, призначеного для його кріплення, включення в мережу, перерозподіли світлового потоку, обмеження сліпучої дії, захисту від механічних ушкоджень і впливу навколишнього середовища.

Світловий прилад, призначений для освітлення об'єктів, що перебувають від нього на порівняно невеликих відстанях, називається світильником, а для більш далекої дії — прожектором.

Світильники класифікуються по наступних ознаках: за характером світлорозподілу, за призначенням, за виконанням і за способом установки.

За призначенням світильники можуть бути для освітлення закритих приміщень, відкритих просторів, суднові, залізничні й ін.

За виконанням світильники класифікуються залежно від ступеня їх захисту від шкідливих факторів навколишнього середовища, наприклад від пилу, на три класи: пилозахисні, пилозахисні і пилонепроникні; від вологи на вісім класів: водонезахисні, краплезахисні, бризкозахисні, герметичні та ін.

Виконання світильників залежить і від ступеня забезпечення пожежної безпеки. Воно визначається ступенем займистості опорних поверхонь, на які встановлюються світильники.

Залежно від ступеня вибухозахисту світильники підрозділяються на підвищеної надійності проти вибуху, вибухобезпечні, особливо-вибухобезпечні.

Світильники класифікуються і по ступеню захисту від ураження електричним струмом обслуговуючого персоналу. Існує п'ять класів виконання за цією ознакою.

За способом установки світильники діляться на підвісні, стельові, вбудовані, настінні, настільні й ін.

Основні характеристики кожного світильника:

1) світлорозподіл;

2) захисний кут;

3) коефіцієнт корисної дії.
ВИПРОМІНЮВАЛЬНІ УСТАНОВКИ У РОСЛИННИЦТВІ
Задоволення потреб населення у свіжих овочах протягом усього року — одна з найважливіших завдань сільського господарства нашої країни. Вирощування таких овочів, як помідори, огірки, в осінньо-зимово-весняний період, коли в них відчувається особлива потреба, можливо тільки в умовах теплиць або спеціальних культиваційних споруджень.

В осінньо-зимовий період, коли рівень природного опромінення в теплицях недостатній для нормального розвитку рослин, використовують випромінювальні установки, які застосовуються для виконання наступних завдань:

1) вигонка ранньої розсади овочів навесні;

2) продовження світлового дня при вирощуванні овочів з використанням сонячного випромінювання;

3) вирощування зеленої підгодівлі для тварин;

4) вигонка овочевих рослин для одержання великої зеленої маси в стеблі (цибулинні);

5) вирощування овочів при повній відсутності сонячного випромінювання;

6) вирощування квіткових культур і керування строками їх цвітіння в осінньо-зимово-весняний період року.

Випромінювальні установки використовуються і для інших цілей, наприклад у селекційній роботі, генетиці, випробування сортів рослин в екстремальних умовах мікроклімату і т.п.

1 2 3 4 5 6

Схожі:

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ до лабораторних робіт з дисципліни «ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ... Т, вказані основні теоретичні положення до кожної з практичної роботи містять основні матеріали з питань вибору, розрахунку та застосування...	Конспект лекцій У двох частинах Частина 2 Суми Затверджено на засіданні кафедри фінансів як конспект лекцій з дисципліни «Банківський менеджмент»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ Економіка підприємства ” для студентів... ВСТУП	10 Фіксований сільськогосподарський податок Платниками фіксованого... Платниками фіксованого сільськогосподарського податку можуть бути сільськогосподарські товаровиробники, у яких частка сільськогосподарського...
Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення... Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення промислових підприємств» (для студентів 5-6 курсів денної...	РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА з дисципліни ПРОБЛЕМНІ ПИТАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ... Робоча навчальна програма з дисципліни «Проблемні питання застосування трудового законодавства» / Укладачі: доцент кафедри трудового...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «Маркетинг інформаційних продуктів та послуг» Зростання інформаційних потреб суспільства, спрямованих на отримання повної, достовірної та своєчасної інформації, створює передумови...	Конспект лекцІй з дисципліни “ ПОТЕНЦІАЛ і розвиток ПІДПРИЄМСТВА”... Конспект лекцій з дисципліни “Потенціал і розвиток підприємства” для студентів ІV курсу / Укл доцент кафедри економіки підприємства...
Роботизація та автоматизація виробництва на основі електронно обчислювальної техніки Тема: Роботизація та автоматизація виробництва на основі електронно обчислювальної техніки	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ дисципліни «Історія економічних учень»

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання