مطالعه عددی تاثیر میدانهای الکترو مغناطیس بر روی جدایی جریان در ایرفویل

اختصاصی از رزفایل مطالعه عددی تاثیر میدانهای الکترو مغناطیس بر روی جدایی جریان در ایرفویل دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت وورد

45 سفحه

چکیده

در کار حاضر هدف ما بررسی تاثیر نیروی لورتنس ناشی از تداخل میدان های الکترومغناطیسی و میدان جریان سیال، بر روی جریان سیال یونیزه آب نمک از روی ایرفویل NACA0015 می‌باشد. در اثر تاثیر این نیروها دیده می‌شود که ضریب لیفت افزایش و ضریب درگ کاهش می یابد و همچنین زاویه استال افزایش می یابد.

با توجه به اثرات مثبت این پدیده بر جریان سیال، تحقیقات گسترده ای بر روی این روش انجام شده و در صنعت ساخت هواپیما و زیر دریایی می‌تواند گره گشای برخی نواقص باشد.

   

عنوان ........................ صفحه

مقدمه.............................................................................................................................................................

فصل اول- تعاریف مفاهیم به کار رفته در این گزارش....................................................................

فصل دوم: روش های حل معادلات توربولانس...................................................................................

     2-1 روش استاندارد ..........................................................................................................

          2-1-1 معادلات حامل در مدل استاندارد ...........................................................

          2-1-2 مدل سازی لزجت مغشوش در مدل استاندارد ...................................

          2-2-3 ثابت‌های مدل استاندارد ............................................................................

     2-2 مدل RNG...............................................................................................................................

          2-2-1  معادلات حامل در مدل RNG............................................................................

          2-2-2 مدل سازی لزجت موثر در مدل RNG..............................................................

          2-2-3 اصلاح چرخش در مدل RNG.............................................................................

          2-2-4 محاسبه اعداد پرانتل معکوس موثر در مدل RNG........................................

          2-2-5 ترم  در معادله ............................................................................................

          2-2-6 ثابت های مدل RNG..............................................................................................

     2-3 مدل هوشمند  ..........................................................................................................

          2-3-1 معادلات حامل برای مدل هوشمند........................................................................

          2-3-2 مدل سازی لزجت مغشوش در مدل هوشمند....................................................

          2-3-3 ثابت های مدل هوشمند...........................................................................................

فصل سوم: تئوری مدل MHD.............................................................................................................

     3-1 روش القای مغناطیس.............................................................................................................

     3-2 روش پتانسیل الکتریکی ........................................................................................................

فصل چهارم: حل جریان و تاثیر نیروی لورنتس................................................................................

     4-1 ساده سازی معادلات ماکسول...............................................................................................

     4-2 نحوه ایجاد نیروی لورنتس موازی با جریان.......................................................................

     4-3 شرایط مسئله و حل جریان...................................................................................................

     4-4 بررسی نتایج..............................................................................................................................

 جمع بندی و پیشنهادات........................................................................................................................

مراجع............................................................................................................................................................

مقدمه

کنترل جریان بصورت دستکاری کردن میدان جریان برای ایجاد یک تغییر مطلوب تعریف می شود. جریان از روی یک جسم مانند سطح بیرونی هواپیما یا زیر در یایی را می­توان برای اهداف زیر دستکاری کرد:

1-به تاخیر انداختن گذار

2- به تعویق انداختن جدایش

3-افزایش لیفت

4- کاهش درگ فشاری و اصطکاک پوسته­ای 

روشهایی که برای نائل شدن به اهداف بالا مورد استفاده قرار می­گیرد را روشهای کنتر ل جریان می­نامند. دسته بندی‌های مختلفی برای روشهای کنترل جریان وجود دارد. گد-ال-هک [1] روشهای کنترل جریان را در چند بخش  تقسیم بندی کرده است. که برای مثال می توان به روشهای زیر اشاره کرد :

روشهایی که روی دیوار یا دور از آن اعمال می شود:

وقتی کنترل جریان روی دیوار اعمال می شود پارامترهای سطح شامل زبری، شکل سطح، تحدب، جابجایی دیوار، دما و تخلخل سطح برای ایجاد مکش ودمش می تواند روی نتایج نهایی که در بالا ذکر شد تاثیر بگذارد.گرم وسرد کردن سطح نیز می­تواند از طریق ایجاد گرادیانهای دانسیته و ویسکوزیته روی جریان تاثیر گذار باشد. همچنین روشهایی که دور از دیوار (سطح) اعمال می شوند  مانند بمباران کردن لایه­های برشی از طریق امواج آکوستیک از بیرون سطح، شکست ادیهای بزرگ بوسیله وسایلی که دور ازدیوارند روشهای مفید و سودمندی هستند.

روشهای اکتیو و پسیو:

روش دومی که برای دسته بندی روشهای کنترل جریان وجود دارد به روشهای اکتیو و پسیو موسومند. روشهای پسیو مانند تولید کننده های ورتکس، فلپ ها، ریبلت ها نیازمند مصرف انرژی نیستند. ولی روشهای اکتیو نیاز به انرژی مصرفی دارند مانند مکش و دمش، سطوح متحرک. روش اکتیو دیگری که برای کنترل جریان اطراف ایرفویل استفاده می شود هیدرو دینامیک مغناطیسی یا به اختصار MHD است که باعث افزایش لیفت و کاهش درگ می شود. جریان یک سیال الکترولیت در  داخل میدان­های الکتریکی و مغناطیسی باعث اعمال نیروهای حجمی (نیروهای لورنتس ) به ذرات سیال می گردد.

تحقیق در مورد مغناطیس

اختصاصی از رزفایل تحقیق در مورد مغناطیس دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه12

مغناطیس از این مشاهده که برخی سنگها (ماگنتیت) تکه‌های آهن را جذب می کردند سرچشمه گرفت. واژه مغناطیس از ماگنزیا یا واقع در آسیای صغیر ، یعنی محلی که این سنگها در آن پیدا شد، گرفته شده است. زمین به عنوان آهنربای دائمی بزرگ است که اثر جهت دهنده آن بر روی عقربه قطبهای آهنربا ، از زمانهای قدیم شناخته شده است. در سال 1820 اورستد کشف کرد که جریان الکتریکی در سیم نیز می‌تواند اثرهای مغناطیسی تولید کند، یعنی می‌تواند سمت گیری عقربه قطب نما را تغییر دهد در سال 1878 رولاند (H.A.Rowland) در دانشگاه جان هاپکینز متوجه شد که یک جسم باردار در حال حرکت (که آزمایش او ، یک قرص باردار در حال دوران سریع) نیز منشاأ اثرهای مغناطیسی است. در واقع معلوم نیست که بار متحرک هم ارز جریان الکتریکی در سیم باشد. جهت مطالعه زندگینامه علمی رولاند فیزیکدان برجسته آمریکایی به کتاب زیر مراجعه شود:

Phusics by John D.Miller,Physics

Today , July 1976Rowland،s البته دو علم الکتریسیته و مغناطیس تا سال 1820 به موازات هم تکامل می یافت اما کشف بنیادی اورستد و سایر دانشمندان سبب شد که الکترومغناطیس به عنوان یک علم واحد مطرح شود. برای تشدید اثر مغناطیسی جریان الکتریکی در سیم می‌توان را به شکل پیچه‌ای با دورهای زیاد در آورد و در آن یک هسته آهنی قرار داد. این کار را می‌توان با یک آهنربای الکتریکی بزرگ ، از نوعی که معمولا در پژوهشگاههای برای کارهای پژوهشی مربوط به مغناطیس بکار

مقاله در مورد فیزیک الکترو مغناطیس

اختصاصی از رزفایل مقاله در مورد فیزیک الکترو مغناطیس دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:9

 فهرست مطالب

الکترومغناطیس و سابقه تاریخی

کوانتوم کروموداینامیک QCD

معرفى دستاوردهاى برندگان نوبل فیزیک 2004 برهم کنش ذرات رنگى

دیوید گراس (David J. Gross)

دیوید پولیتزر ( David Politzer H.)

نیروى برهمکنش قوى

مدل استاندارد و چهار نیروى بنیادى طبیعت

7برهمکنش الکترومغناطیسى سازنده نور و چسبندگى مواد

7برهمکنش ضعیف و واپاشى رادیواکتیویته

برهمکنش قوى _ بار و رنگ

به وجود آمدن امکان توصیف واحد براى نیروهاى طبیعت

ممبدا علم الکتریسیته به مشاهده معروف تالس ملطی در 600 سال قبل از میلاد بر می گردد. در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده های کاه را می رباید. از طرف دیگر مبدا علم مغناطیس به مشاهده این واقعیت بر می گردد که بعضی سنگها (مانند سنگهای ماگنتیت) به طور طبیعی آهن را جذب می کنند. این دو علم تا سال 1199/1820به موازات هم تکامل می یابد. در سال 1199/1820 هانس هانس کریستسان اورستدمشاهده کرد که جریان الکتریکی در یک سیستم می تواند عقربه قطب نمای مغباطیسی را تحت تاثیر قرار دهد.

بدین ترتیب الکترومغناطیس به عنوان یک علم مطرح شد. این علم جدید توسط بسیاری از پژوهندگان  که مهمترین آنها مایکل فاراده بود،تکامت بیشتری یافت. جیمز کلرک ماکسول قوانین مغناطیس را به شکلی که اساسا امروزه می شناسیم ، در آورد . این قوانین که  معادلات ماکسولنامیده می شوندهمان نقشی را در الکترو مغناطیس دارند که قوانین حرکت و گرانش نیوتن در مکانیک دارا هستند.

اگر چه تلفیق الکتریسیته و مغناطیس توسط ماکسول بیشتر مبتنی بر کار پیشینیانش بود اما خود او نیز سهم عمده ای در آن داشت. ماکسول چنین نتیجه گرفت که که ماهیت نور ، الکترو مغناطیسی استو سرعت آن را می توان با اندازه گیری های صرفا الکتریکی ومغناطیس تعیین کرد. از این رو اپتیک با الکتریسیته و مغناطیس رابطه ی نزدیکی پیدا کرد

میدان عمل معادلات ماکسول وسیع است ؛این میدان اصول اساسی وسایل الکترومغناطیسی و اپتیکی بزرگ مقیاس، از قبیل موتور ها ،رادیو، تلویزین،فرستنده ،رادار،میکروسکوپ ها و تلسکوپ ها را در بر می گیرد.

تکامل الکترو مغناطیس کلاسسیک به ماکسول ختم نشد. فیزیک دان انگلیسی الیور هویسایدو بویژه فیزیک دان هاندی اچ. آ.لورنتس، در پالایش نظریه ماکسولمشارکت اساسی داشتند. هاینریش هرتز بیست سال و اندی پس از آنکه ماکسول نظریه خود را مطرح کرد ، گام موثری برداشت. وی ((امواج ماکسولی)) الکترو مغناطیسی را ، از نوعی که امروزه امواج کوتاه رادیو می نامیم ، در آزمایشگاه تولید کرد. مارکونی و دیگران کاربرد عملی امواج الکترومغناطیسی ماکسول و هرتز را مورد استفاده قرار ذاذند.

امروزه الکترومغناطیس از دو جهت مورد توجه است . یکی در سطح کاربردهای مهندسی ،که در آن معادلات ماکسول عموما در حل تعداد زیادی از مسایل عملی مورد استفاده قرار می گیرندو دیگری در سطح مبانی نظری. در این سطح چنان تلاش مداومی برای گسترش دامنه آن وجود دارد که الکترو مغناطیس حالت ویژه ای از یک نظریه عمومی تر جلوه می کند. این نظریه عمومی تر نظریه های مثلا گرانش و فیزیک کوانتومی را در بر می گیرداما پرداخت این نظریه کلی هنوز به نتیجه ی نهایی نرسیده است.

الکتریسته به 600 سال قبل از میرسد در داستانهای  میلتوس میخوانیم که

یک بار در اثر مالش کاه را جذب میکند

 مغناطیس از موقعی شناخته شد که مشاهده گردید بعضی از سنگها

مثل مگ نی تیت اهن را میربایند علم الکتریسیته ومغناطیس در ابتدا جدا

گانه تو سعه پیدا کرده اند تا اینکه در سال 1820 هنس کریستا ل اور ستد

1777تا 1851 رابطه بین انها مشاهده کردند وبه این ترتیب که اگر

جریانی از سیم بگذرد میتواند مغناطیس را تحت تا ثیر قرار دهد

بعد از او علمای زیادی راجع به الکترو مغناطیس تحقیق یکی از مهشور

ترین انها فارادی است ولی خدمات ماکسول1831-1879 بود که قوانین

الکترو مغناطیس به صورتی در امد که امروز می شنا سیم که این قوانین

به معدلات ماکسول شناخته شدند این قوانین به اندازه قوانین حرکت جاذبه

نیوتون در مکانیک اهمیت دارند ماکسول نشان داد که نور یک موج الکترو

مغناطیس است و سرعتش را تنها با انداره گیری های الکترو مغناطیس

میتوان پیدا کرد بدین ترتیب علم نور با علم الکترو مغناطیس رابطه پیدا

کرد  . معادلات ماکسول شامل:

قسمتهای اساسی الکترو مغنا طیس ونور مثل سیکلو ترنها – ماشین های

محاسبه – رادیو –رادار ...میباشد

تئوری الکترو مغناطیس با معدلات ماکسول خاتمه پیدا نکرد فیزیسین

انگلیسی هوی ساید1850-1925 و فیزیسین

هلندی لرنس 1857-1926 معادلات ماکسول را تشریح کرده ند هرتس

185۷-1894 20سال بعد از ماکسول در لابراتوار امواج           

الکترو مغنا طیس را به طور 

تجربی به وجود اورد امواج هرتس را امواج کوتاه مینامیم .

الکترو مغناطیس در دو جهت تو سعه مییابد:از طرفی در صنعت واز

طرف دیگر تئورسین ها کوشش میکنند که قوانین ماکسول را دیسکتئوریش

عمومی تری  بگنجانداین تئوری شامل قوانین  ماکسول وقوانین

جاذبه وقوانین کوانتومی خواهد بود                                  

                 (هادیها وعایقها)

هر گاه  میله فلزی رادر دو دست گرفته وبا پوست خود مالش دهیم این

میله دارای بار الکتریکی نخواهد شد در صورتی که اگر یک میله شیشه را

مالش داده ودست به ان بزنیم دارای بار الکتریکی خواهد شد .دلیلش این

است که فلزات وبدن هادی الکتریسیته هستند  در حالی که میله شیشه ای

الکتریسیته را هدایت نمیکند وان را عایق الکتریسیته نامند در اجسام هادی

بار های الکتریکی  میتوانند حرکت کنند ولی در عایق ها نمیتوانند

(حرکت بار الکتریکی منطق است )         

در زمان فرانکلین عقیده بر این بود که جریان الکتریسیته جریان پیوسته

است ولی تئوری اتمی ماده نشان داد که حتی اب هم پیوسته نیست بلکه از

حرکت اتم ها تشکیل شده است. تجربه نشان میدهد که جریان الکتریسیته

مجموعه ای از یک بار الکتریکی که حداقل بار اکتریسیته است میباسد این

حداقل بار الکتریکیکه نام ان را (ای ) گذاسته ابم .هر بار الکتریکی (کیو)

دیگری را میتوان بصورت (ان.ای)نوشت .(ان)یک عدد صحیح مپبت یا

منفی است .وقتی یک خاصیت فیزیکی قبل حرکت بار بار الکتریکی دائمی

نبوده و منطق باشد میگویند این خاصیت و یا کوانیتزه است. کوانیتزه 

بودن پایه فیزیک مدرن است.

دانلود مقاله الکتریسیته و مغناطیس

اختصاصی از رزفایل دانلود مقاله الکتریسیته و مغناطیس دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

اثرهای ساده الکتریکی و مغناطیسی را از زمانهای قدیم می‌شناختند. حدود ۶۰۰ سال قبل از میلاد یونانیان می‌دانستند که آهنربا آهن را جذب می‌کند و کهربای مالیده به لباس چیزهای سبک مانند کاه را بسوی خود می‌کشد. با وجود این اختلاف بین جذبهای الکتریکی و مغناطیسی تعیین نشده بود و این پدیده‌ها را از یک نوع در نظر می‌گرفتند.
خط فاصل روشن بین این دو پدیده را گیلبرت (W. Gilbert) ، فیزیکدان و طبیعت شناس انگلیسی پیدا کرد. و نیز او کتابی درباره آهنربا ، “اجسام آهنربایی” و “زمین به عنوان آهنربای بزرگ” در سال ۱۶۰۰ منتشر کرد. کار وی شروع بررسی در پدیده‌های الکتریکی را نشان می‌دهد. گیلبرت در این کتاب همه خواص آهنرباهای شناخته شده تا آن زمان را تشریح کرده و نتایج آزمایشهای خیلی مهم ، شخص خود را نیز آورده است. همچنین وی شماری از تفاوتهای اساسی بین جذبهای الکتریکی و مغناطیسی را مشخص نموده و اصطلاح “الکتریسیته“ را وضع کرده است.
سیر تحولی و رشد
•    بعد از انتشار کارهای گیلبرت ، تمایز بین پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی مسلم شد، اما به رغم اینکه اختلافها شماری از واقعیتها ارتباط ناگسستنی بین این پدیده‌ها را پدیدار ساخت. برجسته‌ترین این واقعیتها مغناطیس اشیای آهنی و وارونی عقربه قطب نما بر اثر آذرخش بودند.
•    * آراگو (D. F. Arago) ، فیزیکدان فرانسوی در کتاب خود به نام “تندر و آذرخش” ، شرح می‌دهد که چگونه در ژوییه سال ۱۶۸۱، در کشتی راین (reine) واقع در دریای آزاد حدود صدها مایل از ساحل بر اثر آذرخش دکلها ، بادبانها و غیره بطور جدی صدمه دیدند. وقتی که شب فرا رسید، از روی وضع ستارگان دریافت که از سه قطب نمای در دسترس دو تا بجای شمال به سمت جنوب ایستاده بودند، در حالی که یکی از آنها به سمت شمال بود، آراگو همچنین شرح می‌دهد که هرگاه آذرخش به خانه بخورد، کارد ، چنگال و سایر اشیای آهنی را به شدت آهنربا می‌کند.

شامل 12 صفحه word

پایان نامه بررسی امواج الکترو مغناطیس در اطراف سیمهای برق فشار قوی وتاثیرات آن

اختصاصی از رزفایل پایان نامه بررسی امواج الکترو مغناطیس در اطراف سیمهای برق فشار قوی وتاثیرات آن دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 

فهرست
چکیده
مقدمه
فصل اول
امواج الکترومغناطیسی
میدانهای الکتریکی و مغناطیسی
امواج متحرک روی یک خط انتقال
فتونها و امواج
فتونها
میدانهای الکترومغناطیسی در فرکانس قدرت
فصل دوم
ثابت‌های خطوط انتقال
جنس‌ هادی و ساختمان آن
مقاومت خط
ضریب القائی خط
خطوط سه فاز
هادیهای متساوی‌الفاصله
مساوی کردن ولتاژهای القائی بوسیله پیچیدن خط
ظرفیت خط
ظرفیت خط سه‌فاز
فصل سوم
محاسبه پارامترهای خط انتقال و کابلها قدرت برش اجزاء محدود
مدل ریاضی
معادلات میدانها
انرژی و تلفات
فصل چهارم
تداخل امواج الکترومغناطیسی با شبکه‌های مخابراتی
اثرات الکترومغناطیسی
اثرات الکترواستاتیکی
کاهش اثر تداخل
فصل پنجم
تأثیر میدانهای الکترومغناطیسی ۵۰هرتز بر جنین مرغ، قبل یا در حین انکوباسیون
مقدمه
شرح تحقیق
نتیجه‌گیری
فصل ششم
میدانهای الکترومغناطیسی ELF و سلامت انسان
استانداردهای حدود تابش
استانداردهای حریم خطوط انتقال برق در ایران
اندازه‌گیری شدت میدانهای ELF
بحث و تفسیر نتایج اندازه‌گیری شدت میدان در مشهد مقدس
پیشنهادات
فصل هفتم
اثر امواج الکترومغناطیسی در فرکانسهای قدرت بر انسان
استانداردهای ایمنی
بررسی پارامترهای EM در بدن
آثا و سندرومهای حاصل
اثر امواج الکترومغناطیسی روی شیردهی گاوها و حیوانات دیگر
اثر میدانهای مغناطیسی فرکانس پائین
فصل هشتم
بررسی آثار بیولوژیک خطوط انتقال و توزیع نیرو و مروری بر حد حریم مجاز اطراف آن
پدیده فیزیکی
اثرات بیولوژیک
اثرات کرونا در محیط زیست
اثرات میدان مغناطیسی روی موجودات زنده
بررسی شدت میدانهای الکتریکی در اطراف خطوط انتقال نیرو
منابع
منابع
]۱[- نکاتی در مورد میدانهای الکتریکی و مغناطیسی تولید شده بوسیله سیستمهای انتقال نیرو – محمد رضا طوسی پناه.
]۲[-اصول مقدماتی الکتریسیته – تألیف مهندس غلامعلی سرابی تبریزی – ۱۳۵۷٫
]۳[-میدانها و امواج. تألیف: دکتر همایون عریضی – دانشگاه علم و صنعت ایران.
]۴[-طیف الکترومغناطیس و گسیل القائی – دکتر علی معصومی.
]۵[-طراحی خطوط انتقال، قاضی زاهدی-امیر منصور – رنجبر، جلد اول – وزارت نیرو.
]۶[-الکترومغناطیس، میدان و موج، دیورک چنگ، مترجم: دکتیر پرویز جبه دار و مهندس قوامی.
]۷[-انتقال و توزیع انرژی الکتریکی تألیف H-Cotton و H-Barler، ترجمه: مهندس انسانی
]۸[-رضا جعفری – مهدی معلم – محاسبات پارامترهای انتقال و کابلها به روش اجزاء محدود، سیزدهمین کنفرانس بین المللی برق. ۹۸٫ ۲۱۵-۲۱۹٫
]۹[-رضا جعفری – معلم مهدی – محاسبات میدانهای الکترو مغناطیسی – حرارتی در کابلها سه فاز به روش اجزاء محدود، چهارمین کنفرانس مهندسی برق ایران. آبان ۱۳۷۵
]۱۰[-معلم مهدی، جعفری رضا، محاسبه تلفات جریانهای گردابی در خطوط و کابلها انتقال به روش اجزاء محدود، دهمین کنفرانس مهندسی برق ایران، اردیبهشت ۱۳۷۴
[۱۱]-Silvester, P. and Ferrari, R.: Finte Element for Electrical Engineering Compridge university press.1983.
[12]-Extra high Voltage Transmission in Sweden, State Power Poard, 1985.
]13[-حریم از نظر فنی و حقوق و قوانین مربوطه، جلد اول، مرتضی سرمد، چاپ درخشان.
]۱۴[-تأثیرات نئوزولوژیک خطوط فشار قوی – دکتر هنری لای.
]۱۵[-خطوط فشار قوی و سلامتی شما – دکتر لاپلاس و مایک.
]۱۶[-هیت ویلیام. الکترو مغناطیس مهندسی، مترجم جلایری.
]۱۷[-خدیجه شریفینا – مریم شمش لاهیجانی – حسن رجبی – تأثیر میدانهای الکترو مغناطیسی، ۵۰هرتز بر جنین تخم مرغ، سیزدهمین کنفرانس بین المللی برق ۹۸٫
]۱۸[-دکتر محمد حسن بحرینی طوسی – دکتر میر صالحی و.. آقای مهندس آزاد – میدانهای EIF و سلامت انسان – سیزدهمین کنفرانس بین الملی برق.
[۱۹]- H.W.Whittington، B.W.Flynn & D.E.Macpherson، “Switched Mode Power Supplies Design & Construction ” ،New York، John Wiley & Sons Inc. ، ۱۹۹۲
]۲۰[ C.K.Chu ، P.B.Spisak & Walczak، “High power asymmetrical Thyristors”، IEEE Applications Society Conference Record ، Process.، ۱۹۸۵٫
]۲۱[ S. C?k and R. D. Middlebrook، “ Advances in switched mode power conversion” ،IEEE Transactions on Industrial Electronics، Vol. IE30، No. 1، ۱۹۸۳
امواج الکترومغناطیسی
اتمهای یک ماده می‌توانند بطریق مختلف از محیط اطراف خود انرژی جذب کنند. مثلاً اگر ماده‌ای در معرض تابش حرارت قرار گیرد تمام یا مقداری از انرژی حرارتی که به ماده میرسد، توسط اتمهای آنها جذب میشود و در نتیجه اتمها به حالت تهییج درمی‌آیند.
هر یک از اتمهای تهییج شده ممکن است در بازگشت به حال عادی خود، انرژی جذب شده را بصورت پرتوهایی از خود تابش کند، این پرتوها را پرتوهای الکترو مغناطیس گویند.
اصطلاح الکترومغناطیسی بدان جهت است که هر کدام از این پرتوها همواره با دو میدان الکتریکی و مغناطیسی که جهت آنها بر جهت حرکت پرتو عمودند، همراه است.
امواج الکترو مغناطیسی دارای طیف یا اسپکتروم وسیعی می‌باشند که شامل امواج رادیوئی رادار، مادون قرمز، نور مرئی ماوراء بنفش و بالاخره اشعه‌های ایکس و گاما میباشد.
امواج الکترو مغناطیس دارای تعداد خواص مشترک هستند، مثلاً سرعت تمام آنها در خلاء یکسان است. این سرعت را سرعت سیر نور گویند و مقدار آن برابر است با ۳´۱۰۸m/s متر بر ثانیه یا ۳۰۰٫۰۰۰km/s کیلومتر در ثانیه
میدانهای الکتریکی و مغناطیسی
بین بارهای الکتریکی نسبت بهم نیروئی بوجود میآید، بطوریکه بارهای همنام یکدیگر را دفع می‌کند و بارهای غیر همنام یکدیگر را جذب می‌کنند و این شبیه نیروهای مغناطیسی است، همانطوری که قوای مغناطیسی از میدان مغناطیسی حاصل می‌شود – قوای جذب و دفع الکتریکی از میدان الکتریکی سرچشمه می‌گیرد. وقتی که جریانی از سیم می‌گذرد در اطراف سیم خطوط میدان مغناطیسی که بشکل دایره‌ای متحدالمرکز هستند تشکیل میگردند. ولی خطوط میدان الکتریکی بصورت شعایی از سطح سیم بخارج میروند. ]۲[
مقدار فلوی مغناطیسی با افزایش مقدار جریان و شدت میدان الکتریکی با افزایش مقدار ولتاژ زیاد می‌شود. بنابراین در ولتاژهای بالا (اطراف سیمهای برق فشار قوی) شدت میدان الکتریکی بیشتر است ولی در فرکانس بالا شدت میدان مغناطیسی بیشتر است.]۶[
امواج متحرک روی یک خط انتقال
راههای زیادی برای انتشار امواج وجود دارد. به هر حال قبل از ادامة مطلب، فهم کامل پدیدة خط انتقال اساسی است زیرا بسیاری از مفاهیم بنیادی مانند ثابت انتشار در شکلهای پیچیده‌تر از انتقال انرژی نمایان می‌شود.
به عنوان نقطه شروعی برای تعمیم مطالب، مسئلة کلاسیک خط انتقال را به جای دیدگاه مداری از دیدگاه میدانی در نظر می‌گیریم. از نظریه مقدماتی میدان می‌دانیم همانطوری که در شکل ۳ نشان داده شده است، میدانهای الکتریکی و مغناطیسی در کنار ولتاژ و جریان خط میدانهای الکتریکی و مغناطیسی وجود دارند. همان طور که به ظاهر ولتاژ و جریان در امتداد خط و در جهت انتشار حرکت می‌کنند میدانهای همراه با آنها نیز، مانند سایه‌ای آنها را دنبال می‌کنند.
از آنچه گذشت چون این موضوع صرفاً یک دیدگاه است می‌توان این طور فکر کرد که میدانهای ذکر شده جریانها را در سیم القاء می‌کنند و نه برعکس، بنابراین از این دیدگاه می‌بینیم که به ظاهر میدانهای الکتریکی و مغناطیسی باهم و با یک سرعت در فضا حرکت کرده و سیم‌ها صرفاً کار «هدایت» موج را در جهت خاص انجام می‌دهند.

امواج و فوتونها
امواج- معمولاً پرتوهای الکترو مغناطیسی را بصورت امواجی فرض می‌کنند که در فضا حرکت کرده و انرژی را با خود از نقطه‌ای به نقطه دیگر حمل می‌کنند (شکل ۴). این نوع موج را موج عرضی (Wave Tran sverse) گویند. زیرا امتداد نوسان موج بجهت حرکت آن عمود است.
یک موج عرضی دارای چهار پارامتر اصلی است این پارامترها عبارتند از:
۱-طول موج (Ware Length): که آن عبارتند از فاصله یک نقطه با نقطه مشابه به راز آن l
2-فرکانس (Freguency): عبارتند از تعداد امواج (سیکلها) که در یک ثانیه تولید شده: واحد HZ
3-سرعت (Velocity): مسافتی که امواج در یک ثانیه طی میکنند V
4-دامنه (Amplitude): فاصله بین نقطه شروع تا مقدار حداکثر آن، آنرا قدرت موج نیز توصیف می‌کنند.
طول موج، فرکانس و سرعت یک موج با یکدیگر ارتباط دارند. زیرا مسافتی را که امواج در مدت یک ثانیه طی می‌کنند، برابر است با تعداد امواج در ثانیه (فرکانس) ضربدر طول موج یعنی
فوتونها
اگرچه با نظریه موجی بودن پرتونها الکترو مغناطیسی بعضی از پدیده‌های تشعشع را میتوان توضیح داد ولی کاربرد این فرضیه در بعضی موارد کاملاً رضایت بخش نیست. برای مثال: از فرضیه موجی بودن اینطور استنباط میشود که انرژی پرتوهای الکترو مغناطیس به صورت پیوسته و بدون انقطاع منتشر میشود. در حالی که ما می‌دانیم اینطور نیست و انرژی بصورت بارانی از ذرات کوچک و مستقل از هم بنام فوتون از جسم منتشر میشود (شکل ۵۹٫ هر فوتون دارای مقدار معینی انرژی است و اغلب یک فوتون را یک کوانتوم (quantum) انرژی گویند. (نظریه ذره‌ای و موجی بودن پرتوهای الکترو مغناطیسی). مقدار انرژی یک فوتون (E)، در نظریه ذره‌ای،‌با فرکانس پرتو (V)، از نظر موجی، توسط رابطه زیر بهم مربوط می‌شوند.
۲)E=hn
که در این رابطه h ضریب ثابت پلانک است.
خواص عمومی پرتوهای الکترو مغناطیسی
۱-همه آنها در فضا آزاد (خلاء) دارای سرعتی یکسان هستند.
۲-همه پرتوها، انرژی را به شکل کوانتا یا (فوتون) از نقطه‌ای به نقطه دیگر منتقل می‌کنند. انرژی (E) یک فوتون بطریق زیر با فرکانس بستگی دارد. E=hn
3-در فضای آزاد (خلاء) همه به خط مستقیم حرکت می‌کنند.
میدانهای الکترو مغناطیسی در فرکانس قدرت
اگر در یک نقطه مقداری بارالکتریکی مثبت وجود داشته باشد خطوط نیروی میدان الکتریکی (E) حاصل بطور عمودی از آن خارج می‌شوند و بر عکس، و ضمناً میدانیم که هر گاه بار الکتریکی حرکت کند، جریان داریم که عبور جریان از سیم هادی در اطراف آن میدان مغناطیسی بوجود می‌آورد.
حال اگر در یک سیم جریان متناوب بفرستیم در اطراف آن یک میدان الکترو منیتیک (H) تشکیل می‌شود، که این دو میدان (E) و (H) عمود بر یکدیگر بوده و بردار انرژی را میسازد که با سرعت نور انتشار می‌یابد.
P=E.H.sin90
که در این حالت خاص می‌دانیم که میدان الکتریکی حاصل،‌ مستقیماً با مقدار ولتاژ (بار الکتریکی) و عکس فاصله مربوط است یعنی و میدان مغناطیسی حاصل، با مقدار جریان و عکس فاصله متناسب است و یا ، واحد میدان الکتریکی V/m (ولت بر متر) و واحد میدان مغناطیسی A/m (آمپر بر متر) است، لذا واحد دانسیته بردار انرژی (وات بر متر مربع) خواهد بود.
به موجب رابطه ماکس پلانک E=H.f که در آن h ثابت پلانک و f فرکانس و E انرژی است. میتوان نشان داد که هرچه فرکانس زیادتر باشد انرژی بیشتر است و لذا هرچه طول موج کوچکتر باشد قدرت نفوذ و تخریب آن بیشتر است، اما دانشمندان فرکانس ۵۰ تا۶۰ هرتز را فرکانس قدرت نامیده‌اند. ]۱[

فصل دوم
ثابت‌های خطوط انتقال
یک خط انتقال هوائی از یک گروه سیم تشکیل شده که بموازات یکدیگر روی دکلها کشیده شده اند و بنابراین هادیها نسبت بیکدیگر و بین هر هاری و زمین با هوا عایق میشوند. هادیها مقاومت معینی بسته به سطح مقطع و جنس آنها دارند و چون میدان مغناطیسی ناشی از عبور جریان در یک هادی هادیهای دیگر را قطع می‌کند (در برمیگیرد – یا تراوش میکند) هر سیم مقاومت القائی نیز دارد. بعلاوه بین جفت هادیها و بین هر هادی و زمین نیز ظرفیت الکتریکی موجود است. بالاخره عایق‌ها کامل نیستند و در نتیجه جریان نشتی بزمین خواهیم داشت این اثر را میتوان بصورت مقاومت نشتی که بین سیم و زمین قرار می‌گیرد در نظر گرفت. برای اینکه خط را بتوان بعنوان قسمتی از یک شبکه کامل قدرت قرار داد مقادیر فوق بایستی مشخص باشد و در این فصل محاسبه آنها را خواهیم دید.
جنس هادی و ساختمان آن
معمولیترین نوع هادی مورد استفاده در خطوط انتقال مس و آلومینیوم می‌باشد. آلومینیوم با هدایت خوب و وزن کم برای دهنه‌های بزرگ مناسب است. علیرغم اینکه ضریب انبساط بالا و مقاومت کششی کمی دارد.
مس یا آلومینیوم را باید برای دهنه (فاصله بین دو کابل) کوچک بکار برد و برای فشار قوی که دهنه خط بزرگ میشود هادیهای آلومینیوم با هسته فولادی مجهز می‌شوند تا استقامت آنها بالا رود.