Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №2

Теоретические представления, излагавшиеся Шиповым на недавнем семинаре в Институте математики СО РАН, безусловно, ошибочны. К науке они отношения не имеют. Технологические приложения, излагавшиеся Шиповым, — попросту шарлатанство.

Гинзбург И.Ф., Хриплович И.Б.

• ВОПРОС № 69: Излучает ли электромагнитные волны колебательный контур?

ОТВЕТ: Конечно, излучает: электромагнитные волны излучаются при ускоренном движении зарядов. Это легко понять, если представить себе заряд, окруженный электрическим полем. У поля есть энергия, следовательно, и масса. При ускорении движении заряда (например, вперед) поле по инерции движется с той же скоростью и, тем самым, отрывается от заряда. Мы при этом наблюдаем излучение электромагнитных волн.

Обычно при решении задач про колебательный контур излучением пренебрегают. Попробуем понять, когда это справедливо. Для начала оценим, какую мощность N излучает в виде электромагнитных волн заряд q, двигающийся с ускорением а. Очевидно, что N должна зависеть от q, а, а также от скорости света с (именно с этой скоростью распространяются электромагнитные волны) и константы в законе Кулона к (именно она определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий). Выписав размерности величин, легко получить, что есть единственная комбинация букв, дающая нужный ответ: N ~ kq²a²/c³. Применим этот результат для оценки мощности излучения электромагнитных волн колебательным контуром с индуктивностью L и емкостью С. Для этого колебания в контуре будем интерпретировать следующим образом: в начальный момент конденсатор был заряжен зарядом q, а затем за время Т ~ (LC)^1/2 Заряд переместился в катушку индуктивности, пройдя длину соединительных проводов l. Очевидно, что l ~ аТ². В этом рассуждении считается, что в соединительных проводах нет своих носителей заряда, а катушка индуктивности и конденсатор — идеальные (все поле они сосредотачивают в себе и не излучают), т. е. электромагнитные волны могут испускаться только соединительными проводами. Тогда, поскольку ток в контуре I ~ q/T,

N ~ kq²a²/с³ ~ kq²l²/(T⁴c³) ~ kI²l²/(T²c³) ~ kl²l²/(LCc³).

Аналогично тепловой мощности N = I²R можно записать R_изл — эквивалентное сопротивление потерь энергии колебательным контуром на излучение электромагнитных волн длины ?:

R_изл ~ N/I² ~ kl²/(LCc³) ~ kl²/(Т²с³) ~ kl²/(х²с) ~ (k/с)•(1/?)² ~ 100•(1/?)². Очевидно, что если для колебательного контура с омическим сопротивлением R выполняется неравенство R_изл << R, то потерей энергии на излучение электромагнитных волн можно пренебречь. Обычно так и бывает, т. к. 1 << ?.

Шелест В.И.

• ВОПРОС № 70: Почему, с точки зрения скрытого контроля звука, применение направленных микрофонов затруднено?

ОТВЕТ: Раньше направленный микрофон делался следующим образом: на обычный высокочувствительный микрофон надевалась труба (рупор), которая выполняла роль коллиматора. Эта труба направлялась на источник звука и отсекала звуки, приходящие с других направлений. Естественно, таким микрофоном трудно пользоваться скрытно.

Современные направленные микрофоны работают по принципу фазированных решеток — звук фиксируется большим количеством микрофонов, и Записывается с помощью АЦП в компьютер. Т. к. каждый из микрофонов находится от исследуемого источника на разных расстояниях, то возникают временные задержки в записываемых сигналах. Для каждого из записанных сигналов делается разложение в спектр по частоте. Для того, чтобы избавиться от посторонних звуков, в каждом из спектров оставляют только ту часть сигнала, которая фазово согласованна с исследуемым источником звука. Осталось только синтезировать сигнал. С помощью обычного компьютера и 24-разрядной АЦП можно в реальном времени осуществлять высоконаправленную запись звука с разрешением по амплитуде в 120 дБ. Трудности скрытой записи состоят в том, что направленные микрофоны ловят звук, приходящий из определенной точки: вам следует точно знать, где находится голова исследуемого субъекта — стоит ему сдвинуться, как звук пропадает.

Балдин Е.М., Потеряев B.C.

• ВОПРОС № 71: Почему опасно хвататься за ЛЭП, в то время как птицы там сидят?

ОТВЕТ: Опасно не напряжение само по себе — опасно падение напряжения на проводнике, в роли которого выступает схватившийся за провод объект изучения. Если объект одновременно касается провода под напряжением и Земли или двух проводов с разным напряжением, то ему станет плохо.

То, что птицы сидят на проводах — это проблемы не только птиц но и головная боль эксплуатационников линий электропередач: довольно много птиц при гибели (она, как правило, наступает в результате того, что птица коснулась двух рядом идущих проводов) провоцируют короткие замыкания. В частности, стандартные изоляторы на столбах электропередачи спроектированы с учетом опасности со стороны птиц (делаются специальные насесты).

Оценим то напряжение, под которое попадает птица, севшая на провод. Любая линия электропередач представляет собой сопротивление для тока, и на этом сопротивлении теряется часть электроэнергии. Коэффициент полезного действия линии электропередач достаточно высок — 90–94 %. Достаточно часто встречаются высоковольтные линии ЛЭП-500, рассчитанные на 500 кВ. С их помощью на расстояние 600-1200 км передается электроэнергия мощностью до 1000 МВт. Для оценки разности потенциалов, под действием которых находится птица, выберем наихудший вариант: длина линии электропередач — 600 км, потери энергии в проводах — 10 %, мощность линии — 1000 МВт. При этих условиях 100 МВт идет на нагревание проводов. Теряемую мощность можно определить по формуле Р = I²R. Силу тока I находим, зная передаваемую мощность Р₀ и напряжение на линии U₀. Поскольку передача электроэнергии идет на переменном токе, то нужно знать еще коэффициент мощности. Строго говоря, он меняется в зависимости от загруженности линии в пределах 0,6–0,9. Тогда I = Р₀/(U₀cos ?), откуда R = P/I² = P(U₀cos ?)²/Р₀².

Значит, для падения напряжение на проводах имеем U = IR = PU₀cos ?/Р₀.

Получается, что падение напряжения на проводах около 40 кВ. Оценим разность потенциалов на 1 метре такой линии. Общая длина проводов 1200 км (линия двухпроводная). На 1 метре падает около 0,03 В. Расстояние между лапками птицы около 10 см. Поэтому напряжение, под которым находится птица, будет около 3 мВ, что совсем неопасно для нее.

Если человек стоит на земле и дотронется до высоковольтного провода, то он попадет под разность потенциалов "провод — земля". Это уже не доли вольта, а 500 кВ. В случаях, когда человек случайно попадает на высоковольтные провода, не имея связи с землей (например, падение с моста на один из проводов линии электропередачи, такие случаи бывали) поражения электрическим током не наблюдается.

Кириченко Н.А.

_{Подробнее в книгах: А.С.Енохович "Справочник по физике и технике", Москва, 1989,}

_{Л.И.Вайнштейн "Памятка населению по электробезопасности", Москва, 1987.}

• ВОПРОС № 72: Правда ли Земля будет "переворачиваться"?

ОТВЕТ: Это — грубо ошибочное утверждение. Идея, о которой говорят, выглядит примерно так: "На полюсах Земли наросло много льда. Поэтому она превратилась из шара в некоторую гантель, которая легко может развернуться на 90 градусов от удара сравнительно небольшого метеорита".