Теория:
1. Трансформатор и передача электроэнергии
Трансформатор — устройство для изменения напряжения переменного тока без изменения частоты.
Работает на основе явления электромагнитной индукции.
Рис. \(1\). Схема трансформатора
Для идеального трансформатора справедливо соотношение:
\( \frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2} = k \),
где \(U_1\), \(U_2\) — напряжение на первичной и вторичной обмотках, \(В\);
\(N_1\), \(N_2\) — число витков в обмотках;
\(k\) — коэффициент трансформации.
\(N_1\), \(N_2\) — число витков в обмотках;
\(k\) — коэффициент трансформации.
Генератор переменного тока — устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую.
При вращении рамки в магнитном поле возникает ЭДС индукции:
\( e = - \frac{d\Phi}{dt} \),
где \(\Phi\) — магнитный поток, \(Вб\).
Рис. \(2\). Автомобильный генератор переменного тока
Линии электропередач (ЛЭП) — системы для передачи электроэнергии на расстояние.
Для уменьшения потерь на нагревание проводов (\(P_{потерь} = I^2 R\)) напряжение повышают (до сотен \(кВ\)) с помощью повышающих трансформаторов, а перед потребителем понижают.
Рис. \(3\). Линии электропередач
Электрический звонок — электромеханическое устройство, в котором прерыватель цепи и электромагнит создают периодическое движение молоточка по звуковой чаше.
Рис. \(4\). Электрический звонок
Экологические риски при производстве электроэнергии:
- Тепловое загрязнение водоёмов (ТЭС, АЭС);
- Выбросы парниковых газов и золы (ТЭС);
- Радиоактивные отходы (АЭС);
- Затопление земель (ГЭС).
Культура использования электроэнергии включает энергосбережение: использование светодиодных ламп, отключение приборов в режиме ожидания, применение бытовой техники высокого класса энергоэффективности.
2. Применение электромагнитных волн
Электромагнитная волна — процесс распространения колебаний электрического и магнитного полей в пространстве.
Скорость в вакууме:
\( c = \lambda \nu \),
где \(c = 3 \cdot 10^8\) м/с — скорость света;
\(\lambda\) — длина волны, \(м\);
\(\nu\) — частота, \(Гц\).
\(\lambda\) — длина волны, \(м\);
\(\nu\) — частота, \(Гц\).
Принципы радиосвязи: передаваемый сигнал (звук, изображение) модулирует высокочастотное несущее колебание (амплитудная или частотная модуляция). В приёмнике выделяется (детектируется) полезный сигнал. Частота колебательного контура радиоприёмника настраивается по формуле:
\( f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} \),
где \(L\) — индуктивность катушки, \(Гн\);
\(C\) — ёмкость конденсатора, \(Ф\).
\(C\) — ёмкость конденсатора, \(Ф\).
Телевидение дополняет радиосвязь передачей изображения с помощью развёртки (построчное сканирование) и синхроимпульсов.
Радиолокация — метод обнаружения объектов по отражённому радиосигналу.
\( R = \frac{c t}{2} \),
где \(t\) — время между отправлением и приёмом сигнала, \(с\).
Рис. \(5\). Радиолокационный радар
Электромагнитное загрязнение — избыточное воздействие полей от линий электропередач, антенн, бытовых приборов.
Оно может вызывать утомляемость, нарушения сна. Нормируется предельно допустимыми уровнями излучения.
3. Технические устройства и их применение
 |  |
| Рис. \(6\). Радар | Рис. \(7\). Радиоприемник |
 |  |
| Рис. \(8\). Телефон | Рис. \(9\). СВЧ печь |