Электр энергиясы

Қожа Ахмет Яссуи атындағы халықаралық қазақ-түрік университеті
Орындаушы: Убайдуллаев Абдуллох
Жетекші: Шектибаев Нурдәулет

Аннотация

Зерттеу мақсаты: Әлемді басқаратын энергия туралы зерттей отырып, электр энергиясының күнделікті өмірдегі маңызын зерттеу. Статистикалық есеп жүргізу, үнемдеу жолдарын көрсету. Жергілікті жағдайда табиғи энергия алу көзін анықтау.

Зерттеудің жаңалығы: Күнделікті пайдаланып жүрген электр энергиясы туралы жаңа тірішілік тынысында көп мән бере бермейтін энергияны қолдануға басқаша көзқарас қалыптастырады. Ильич шамдары мен льюминесценсиялық шамдардың айырмашылықтарын салыстыру, экономикалық білім алуға жетелейді.

Зерттеудің болжамы: Электр және энергияның кез келген үрдіс үшін керек екенін және ағымдағы түрінен көптеген басқа да түрлерге қайта айналуы мүмкін екенін, мәңгілік емес екенін қарастырады.

Зерттеудің нәтижесі: Электр энергиясының жеке отбасында, бір ауылда, бір ауданда қолданылу, пайдалану есебін жүргізген. Ильич шамдары мен льюминесценсиялық шамдардың айырмашылықтарын салыстырып, үнемдеу жолдарын көрсете білген. Мектеп оқушысына электр энергиясы туралы мәлімет алатын толық жұмыс.

Мазмұны

І. Кіріспе
ІІ. Негізгі бөлім
Электр энергиясы
Электр шамының пайда болу тарихы
Шамдар түрлері
ІІІ. Қорытынды
Пайдаланған әдебиеттер

І. Кіріспе

Біздің әлемді энергия басқарады. Энергиясыз әлем қараңғы, суық, қозғалыссыз және тыныш болар еді. Біз энергияны қозғалысты,   дыбысты, химиялық байланысты, электрді, жылуды, жарықты, толқынды және сәулелерді қоса алғанда, көптеген түрлерде пайдаланамыз.   Энергия кез келген үрдіс үшін керек және ағымдағы түрінен көптеген басқа да түрлерге қайта айналуы мүмкін.

Энергия қай жерде?

Энергия барлық жерде және нәрселердің барлығында бар. Оның түрі көп. Химиялық энергия химиялық реакциялар үрдісінде шығарылады. Ас — химиялық энергияның сақтау қоймасы және оны қабылдаған адам денесінің қозғалуы үшін пайдалы. Әлеуметтік энергия — кинетикалық энергияға (қозғалыс) пайдалануға және өзгеруге дайын тұратын сақталған энергия. Электр энергиясы — электрге өзгерген энергия. Күн  энергиясы — күннен түсетін энергия. Сондай-ақ энергияның көптеген басқада түрлері бар.

Энергияны пайдалану

Энергияның өзгеруі ғылымда энергия қуат немесе жұмысты атқару қызметі немесе өзгерістер жасау деп түсіндіріледі. Жұмысты әдетте энергияның бір формадан екінші формаға өзгеруі ретінде суреттейді, нәтижесі қозғалыстың қандайда бір түрі болып табылады. Күнделікті өмірде біз жұмыс туралы бір пайдалы, белгілі мақсатпен жасалған нәрсе сияқты ойлаймыз.  

Энергияны жасауға немесе жоюға болама?

Негізгі ғылыми заңдар көрсеткендей, энергияның жоқтан жасалуы мүмкін емес және ізсіз жоғалып кетпейді. Бұл — бүкіл әлемге қатысты нәрсе. Алайда энергия формасын өзгертуі мүмкін. Мысалы, зымыран ұшқан кезде мұның отынының химиялық энергиясы жылу, жарық, дыбыс және қозғалыс энергиясы сияқты энергияның басқа формаларына өзгереді. Сондай-ақ энергия таратыла алады, бұл кезде оның күші азаяды. Біз сөйлеген кезде энергияны “пайдаланамыз”, біз оның бір бөлігін қажетті энергия түріне өзгертеміз деп ойлаймыз. Әдетте, бұл кезде оның кейбір бөлігі біз пайдалана алмайтын түрге айналады. Алайда, ғалымдардың айтуынша, энергия “өзгереді”, себебі энергияның  жалпы саны әрқашан бірдей.

Энергетикалық тізбект не болады?

Энергетикалық тізбек — энергияның әр түрлі формаларын пайдалануға мүмкін болатын формаларға өзгерту. Мысалы, жер қойнауынан  өндірілетін көмірде химиялық энергияның қоры бар. Жанған кезде бұл химиялық энергия жылу энергиясына айналады. Бу кинетикалық  энергияны тудыра отырып, турбинаны бұрады. Электр станциясындағы бұл кинетикалық энергия генератор деп аталатын машинада электр энергиясына айналады. Электр энергиясы үйлер мен кеңселерге жіберіледі, ол жарық және телевизорлар мен компьютерлер сияқты электр  аспаптары үшін пайдаланылады.

Негізгі бөлім

Біз жарықты, компьютерді қосқан кезде, радио тыңдаған немесе теледидар көрген кезде, энергияның өте қолайлы түрі — электрге сенім  артамыз. Ол қолайлы, өйткені сымдар және кабельдер арқылы жеңіл беріледі.  Бұдан басқа, ол еш қиындықсыз, жарықты, жылуды,    дыбысты немесе қозғалысты қоса алғанда, энергияның көптеген басқа формаларына өзгереді.  Электр энергиясы және заряд  әрдайым қозғалыста болмайды.  Ол оқшаулағыштың бетінде жинақталуы  мүмкін, мысалы пластмасса тарақты үйкелегенде. Бұл заряд  “статикалық заряд” деп аталады, ол өте жеңіл заттарды, мысалы, қағаздың жұқа бөлшектерін тарта алады.

Электр дегеніміз не?

Электр — электр заряды бар, электрондар деп аталатын атомдардың кішкентай бөлшектерінің қозғалысы немесе ағыны. Электрондар  атомның орталық ядросының айналасына қозғалады.  Бірақ электрон жеткілікті мөлшерде энергия алса, ол өзінің атомынан бөлініп,   басқасына секіріп кетуі мүмкін. Электрондардың бұл қозғалысы энергия болып табылады. Миллиартдаған электрондар бір бағытта  атомнан атомға секіреді және электр ағыны — токты құрайды.

Электр тогы егер оның көзінен және кері қарай өткізгіштің тұйық тізбегі бар болатын болса, пайда болады. Бұл арада тізбек екі сымнан және шамнан тұрады.  Сымдар бойынша ток шамға және кері қозғалады. Бірінің үстіне қойылған керамикалық дисклерді жоғары вольтты   желілердің өте қуатты энергиясын жерге кетуден тоқтату үшін оқшаулағыш ретінде пайдаланады. Алайда егер токтың күші үлкен, 0,5 миллион вольт немесе одан жоғары, ал ауа өте ылғалды болса, электр ұшқын түрінде жерге кетуі мүмкін.

Барлық заттар электрді өткізе алама?

Жоқ, тек кейбір заттар ғана электрді өткізе алады. Бұл заттар өткізгіштер деп аталады. Көптеген металдар, әсіресе күміс пен алтын электрді өте жақсы өткізеді. Көптеген басқа заттар электрді өткізбейді. Олардың жоғары қарсылығы бар және оқшаулағыштар болып табылады.   Оларға ағаш, әйнек, пластик, қағаз, картон және керамика жатады. Электр сымдарының әдетте электрдің өтуінен сақтайтын, оқшаулау үшін  пластикалық қаптамамен жабылған металл желі түріндегі өткізгіш өзегі бар.

Электрді өлшеу үшін

Тасымалды мультиметр, вольт, ампер, Ом  және басқада электр өлшеулерді өлшеу үшін қызмет етеді. Бұл электриктер мен инженерлер үшін маңызды жабдық. Ол жабдықтың қауіпсіздігін тексеру үшін, олардың жететін бөлшектерінде кернеудің жоқ екендігіне көз жеткізу үшін, тоққа ұрынуды болдырмау үшін пайдаланылады.

Электр энергиясын өндіру және пайдалану

Біздің заманымызда қоғамның өндірістік күштері дамуының ең басты көрсеткіші — өндіріс және энергия тұтыну дәрежесі. Сонда жетекші рөл атқаратын электр энергиясы — энергияның әмбебап және пайдалануға ыңғайлы түрі.

Егер энергия тұтыну дүние жүзінде 25 жылда екі есе артады десек, электр энергиясын тұтыну орта есеппен 10 жылда екі есе артады. Бұл  энергия ресурстарын жұмсаумен байланысты процестер саны үсті-үстіне электр энергиясына көшеді деген сөз.

Электр энергиясын өндіру

Электр энергиясын үлкенді — кішілі электр станцияларының негізінде электромеханикалық генераторлар арқылы өндіреді. Электр  станциясының негізгі екі түрі бар: жылу  және  гидроэлектр станциялары. Бұл  электр станцияларының бір-бірінен айырмашылығы генератордың роторын айналдыратын двигательдерінің  әр түрлілігінде.

Жылу электр станцияларында энергия көзі ретінде мынадай отындар пайдаланылады: көмір, газ, мұнай, мазут, жанғыш сланец. Электр генераторларының роторын бу және газ турбиналары ірі электр станциялары. Біздің  еліміздегі жылу электр станциялардың дені отын есебінде көмір тозаңын жұмсайды. Сонда 1кВт сағ электр энергиясын өндіру үшін бірнеше жүз грам көмір шығындалады. Бу қазанында отынның шығатын энергиясының 90%-тен көбі буға беріледі. Турбинада бу ағынының кинетикалық энергиясы роторға беріледі. Турбина білігі генератор білігімен мықтап жалғастырылған. Бу трубогенераторлары өте шапшаң айналады: айналым саны минутына бірнеше мыңға барады. Жылу электр  орталығы деп аталатын арнаулы жылу электр станциялары пайдаланылған бу энергиясының недәуір бөлігінен өнеркәсіп орындарына және тұрмыс қажетіне пайдалануға мүмкіндік береді. Нәтижесінде жылу электр орталығының пайдалы әсер коэффиценті 60-70%-ке жетеді. Қазір еліміздің жылу электр орталықтары барлық электр энергиясының 40%-ін  береді де, электр энергиясымен және жылумен бірнеше жүз қаланы қамтамасыз етеді. Су электр станцияларында генераторлардың роторларын айналдыру үшін судың потенциялдық энергиясы пайдаланылады.

Электр энергиясын пайдалану

Өнеркәсіп электр энергиясының негізгі тұтынушысы болып табылады, оның үлесіне өндірілетін электр энергиясының 70%-ке жуығы тиеді. Сондай-ақ транспорт та ірі тұтынушы болып табылады. Темір жолдардың көпшілігі электрмен тарту жүйесіне көшіріліп отыр. Ауылдардың барлығы дерлік өндірістік және тұрмыстық қажеттері үшін электр энергиясын электр станцияларынан алады. Электр энергиясының тұрғын үйлерді жарықтандыруда және тұрмыстық электр приборларында пайдаланылатынын әркім-ақ біледі.

Өнеркәсіптің тұтынатын электр энергиясының үштен біріндейі технологиялық мақсаттар үшін пайдаланылады. Қазіргі заманғы цивилизацияны электр энергиясынсыз мүмкін емес. Үлкен қаланы электр энергиясымен жабдықтаудың бұзылуы — ондағы өмірді тып-тыйпыл тоқтатады дерлік.

Электр энергиясының тұтынылатын орны көп. Ал оның өндірілетін орындары өте көп емес, отын және гидроресурс көзіне жақын орындар. Электр энергиясын көп мөлшерде жинап сақтау қолдан келмейді. Оны бірден шығарып алысымен бірдей тұтынып, іске жарату керек. Сондықтан электр энергиясын алысқа жеткізу қажеттігі туды.

1-сурет

Электр станциясы отынның химиялық энергиясы жылуға, содан кейін қозғалысқа, ал содан соң электрге өзгертеді. Бірақ энергияның біраз бөлігі артық жылуға өзгереді, ал алып салқындатушы мұнара арқылы ауаға шығарылады.

Ал электр тогының өткізгіш боймен жүруі төмендегі суретте сипатталған.

2-сурет

Электр тогы — өткізгіште, әдетте мыс сымда, атомнан атомға «секіретін» миллиондаған электрондардың қозғалысы.

Электр энергиясын пайдалану мен өндіруді диаграмма түрінде көрсетер болсақ 1-ші диаграммада берілген.

1- диаграмма

 

Қазақстан Республикасының шет мемлекеттермен электр энергетикасы саласындағы халықаралық ынтымақтастықтығын дамытуда ТМД елдерінің шоғырлануына ықпал ету тетіктеріне және электр энергиясын дамытудың өзара үйлестірілген стратегиясын әзірлеуге, Еуразиялық кеңістікте электр энергиясының ортақ нарығын қалыптастыруға ерекше назар аударылады.

2007 жылы электр энергиясын өндіру Қазақстан бойынша тұтастай алғанда 76 364, 9 млн. кВт•с-ты құрады. Электр энергиясын өндіру, тұтыну, экспорт — импорт динамикалары төмендегі кестелерде көрсетілген. 1, 2, 3 — ші кестелер.

2007 жылы Қазақстанда электр энергиясын тұтыну 2006 жылмен салыстырғанда 4 668, 2 млн. кВт•с-қа немесе 6, 5%-ға артты және 76 439, 6 млн. кВт•с-ты құрады. Электр энергиясын тұтыну көлемінің өсуі коммуналдық-тұрмыстық пайдалану ғана емес өнеркәсіп жүктемесінің артуы есебінен де болды. 2007 жылы электр энергиясын тұтыну көлемінің өсуі Қазақстанның барлық облыстарында дерлік байқалды.   Тұтыну көлемінің ең жоғары мөлшері Қазақстанның Солтүстігінде - 2 552, 7 млн. кВт•с немесе 5, 4% шамасында болды.

Қазақстанның барлық аймағы бойынша электр энергиясын тұтыну мөлшері төмендегідей шамада болды:

Қазақстан. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 439, 6 млн. кВт•с немесе 100, 0%;
Солтүстік аймақ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 694, 6 млн. кВт•с немесе 65, 0%;
Оңтүстік аймақ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 523, 1 млн. кВт•с немесе 20, 3%;
Батыс аймақ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 221, 9 млн. кВт•с немесе 14, 7%.

Бұл республика көлемінде. Ал ауылдағы бір түтін яғни отбасы айына 230-240 кВт электр энергиясын пайдаланады. Ол отбасында қолданылатын электр құралдары және әрбір құрал жұмыс істеу үшін кеткен электр шығыны төмендегі кестеде көрсетілген:

4-кесте

№	Аталуы	Күніне квт	Аптасына квт	Айына квт
1	Телевизор	1	7	28
2	Тоңазытқыш	2	14	56
3	Үтік	1, 5	10, 5	42
4	Телефон	0, 5	3, 5	14
5	Тоқ шәугім	1, 7	11, 9	47, 6
6	Электр шамдары	0, 8	5, 6	22, 4
7	Кіржуғыш машина	-	2, 1	8, 4
	Барлығы	7, 5	54, 6	248, 4

Осы жұмсаған электр энергиясын үнемдеу жолдарын байқап көруге кірістім. Алдыма қойған 1-ші міндетім электр және энергияны бір сөзбен айтқанда электр энергиясын бір отбасы, ауыл, ауданның қолдануын табу. Үнемдеу және тұрмыста болып жатқан қолайсыздықтарды болдырмау жолдарын қарастыру.

Қазіргі күнде күнделікті сағат 6. 00-8. 00 аралығында электр энергиясын үнемдеу мақсатында жарық өшеді. Бұл жыл сайын қайталанатын құбылыс.

Үнемдеу нәтижесі 1-күндік және 1-аптадағы төмендегі кестеде көрсетілген:

5-кесте

№	Аталуы	Күніне кВт	Аптасына кВт	Айына кВт
1	Телевизор	0, 7	4, 9	19, 6
2	Тоңазытқыш	1, 5	10, 5	42
3	Үтік	1	7	28
4	Телефон	0, 5	3, 5	14
5	Тоқ шәугім	1, 4	9, 8	39, 2
6	Электр шамдары	0, 5	3, 5	14
7	Кіржуғыш машина	-	1, 7	6, 8
	Барлығы	5, 9	40, 9	163, 6

Бір отбасының орташа бір күндік, бір апталық, бір айлық электр энергиясын пайдалану есебі 1-кестеде көрсетілген осы жұмыс бойынша ауылдың, ауданның электр энергиясын жұмсау қорытындысын жасадым. 2-кесте. Сонда бір айда қазан айында аудан 1700000кВт электр энергиясын пайдаланған. Егер күнделікті үнемдеу жүргізсек 44, 8 кВт тан 7500 отбасы 336000 кВт электр энергиясын үнемдейді екенбіз.

6-кесте

Талдықорған қаласының 1 айда жұмсалған электр энергиясы кестеде көрсетілген:

№	Аталуы	күндігі кВт	аптасы кВт	айына кВт
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	Еңбек Өтенай Мойнак Ынтымақ Еркін Подхоз Учхоз Красный камень Көктал (бугор) Жастар 2	928 3500 428 892 2746 2214 3464 2321 2607 1785	6500 24500 30000 6250 19225 15500 24250 16250 18250 12500	26000 98000 12000 25000 76900 62000 97000 65000 73000 50000
	Барлығы	20885	173225	584900

Егер қосымша энергия көздері болатын болса, атап айтқанда жел, су диірмендері электр энергиясы үнемделеді және қаражатқа да үнемді болады. Су диірмені туралы түсінік төменде көрсетілген.

Су доңғалағы қозғалмалы судың кинетикалық энергиясы бидайды ұнға айналдыратын диірмендер сияқты машиналардың жұмысы үшін пайдалы механикалық энергияға өзгертеді. Ауыл тұрғындарына қажетті электр энергиясының бір бөлігін өндіруге болар еді. Мысалы бау-бақшаны суғару, көшелерге үздіксіз жарық беру, т. б. Және де ауылдық жерлерге қолайлы жол трубиналарының жұмыс істеу принциптері төменде көрсетілген.

 

Жел турбиналары ауа қозғалысының кинетикалық энергиясын электрге өзгертеді. Жел өзінің энергиясын күннен алған жылу түрінде алады. Шын мәнінде де біз жерде пайдаланатын барлық энергия қандай да бір түрде Күннен келеді. Жел турбиналары өзінің энергиясын отын ресурстарын пайдаланбай, экологиялық таза жолмен шығарады.

Электр шамының пайда болу тарихы

XIX ғасырдың соңында Еуропа көшелерінде пайда болған электр шамының тарихы кім-кімді де қызықтырмай қоймас. Алғашында қала көшелері мен орталық алаңдарда орнатылған электр шамдары тез арада әрбір үй мен пәтерге көшіп, халық өмірінің айырылмас бөлшегіне айналды. Бұл — адам баласының ойлап тапқан тағы бір ерекше жаңалығы еді.

XIX ғасырда кең қолданылған электр шамдардың екі түрін атап кетуге болады: доғалық және қызу шамы. Доғалық шамдар қызу шамдарына қарағанда бұрын пайда болған. Олардың жарықтануы доғалық кернеу деп аталатын өте қызықты үрдіспен сипатталады. Екі сым өткізгішті үлкен мәнді тоқ көзіне қосып, бір-бірімен біріктіріп, кейін араларын бірнеше миллиметрге ажыратса, өткізгіштердің шеттерінде жарық сәуле пайда болады. Ал екі сымның орнына ұштары ұшталған көмір өзекше қолданылса, жарықтану одан әрі жарық, әдемі болып шығады. Өткізгіштердің арасындағы кернеу неғұрлым жоғары болса, сәулелену соғұрлым жарық болады. Алғаш рет кернеу доғасы үрдісін орыс ғалымы Василий Петров 1803 жылы байқаған болатын.                                                                                                             

орыс ғалымы Василий Петров

Ал 1810 жылы осындай ғажайып ашылуды ағылшын физигі Деви жасаған. Екеуі де доғалық кернеуді жарықтандыру мақсатында қолдануға болады деген шешімге келген. Бірақ көмір өзекшелері бірнеше минут қана жұмыс істеп, істен шығып отырғандықтан, күнделікті қолданыс үшін тиімсіз еді. Электрод ретінде басқа материал қажет болатын. Доғалық шамдардың тағы бір кемшілігі — электродтар жанып кеткен сайын оларды бір-біріне жақындату керек. Екеуінің арасы белгіленген минимумнан асқан кезде шамның жарықтануы біртексіз болып, жылт-жылт жанып, істен шығып кетуге дейін баратын.

Бұл жағдайда қызу шамдары әлдеқайда тиімдірек болған. Олардың құрылысы баршамызға мәлім: жіңішке өткізгіш жіптен өткен электр тоғы оны белгілі бір температураға дейін қыздырады да, жарық сәуле пайда болады. 1820 жылы француз ғалымы Деларю осындай бірінші шам жасап, құрылғының қызу элементі ретінде платина өзекшесін пайданған. Осы жағдайдан кейін қызу шамдары жарты ғасырға дейін қолданыс таппаған, себебі, қызу элементі ретінде лайықты сым табылмады. Алғашында көмір өзекшелері ыңғайлы болып көрінді. 1873 жылы орыс электротехнигі Лодыгин өзекшесі роторлық көмірден жасалған шам құрастырып қана қоймай, оны халық назарына ұсынған. Бірақ Лодыгиннің шамдары әлі де ақаулықтарға толы болған. 1878 жылы американдық электротехниктер Сойер мен Манн картон қағазын графит көмірінде күйдіру арқылы кішкентай көмір доға жасаудың тәсілін ойлап тапқан. Бұл  доғаларды шыны қалпақшалардың ішіне қондырғанымен, шам қысқа мерзім ғана жұмыс істейтін. 1879 жылы электр шамдарын жетілдіруге әйгілі американ өнертапқышы Томас Эдисон атсалысқан. Ол шамның ұзақ әрі біртекті жануы үшін өзекше ретінде лайықты материал тауып, қалпақшаның ішінде разрядталған кеңістік тудыру керектігін түсінген. Әр түрлі материалдармен мыңдаған эксперименттер жүргізген. Оның көмекшілері шам жасау процесінде 6000 жуық материал мен химикалық қосылыстарды тексеріп, 100 мың доллар ақша жұмсаған.

                  

Томас Эдисон                                                           Эдисон шамы

Эдисон шамы

Алғашында Эдисон қағаз өзекшені көмір өзекшемен алмастырып, көптеген металлдармен эксперименттер жасаған, кейін келе, күйдірілген бамбук талшықтарын қолдана бастады. Сол жылы Эдисон өз үйін, шеберханасын, көршілес жатқан көшелерді жарықтандырып, өзінің электр шамдарын 3 мың адамның назарына ұсынған. Эдисонның шамы жұмыс істеу уақыты мен өндіру тиімділігі бойынша өте ыңғайлы еді. Бірақ бамбук талшықтарынан жасалған өзекшелер қымбатқа түскендіктен, Эдисон мақтаны арнайы тәсілмен өңдеу арқылы өзекшенің тиімді түрін тапқан. Мақтаны ыстық хлор-цинк ерітіндісіне салып, оны бірте-бірте еріткен. Пайда болған ерітіндіні насостың көмегімен қоюландырып, жіңішке түтікше арқылы спирті бар ыдысқа сыққан. Осы процессте ол жіңішке жіпке айналып, барабанға оралған. Пайда болған өзекше хлор-цинк ерітіндісінен айырылып, құрғатылып, v-типті формаларға кесіп, пеште күйдірген. Осыдан кейін өзекшенің үстін көмір ұнтағының жіңішке қабатымен жалатқан. Бұны ұйымдастыру үшін өзекшені жарық бергіш газы бар қалпақшаның ішіне орнатып, одан тоқ көзін өткізген. Өзекшеден тоқ өткендіктен, газ бөлшектеніп, оның үстінде көміртегінің жұқа қабаты түзілген. Осындай қиын операциялардан кейін пайдаға асар өзекше жарық көрген.

Электр шамды жасау да оңай іс емес. Шыны қалпақша ішіне балқытылған екі платина электродтардың ортасына өзекше орнатылып, ішіндегі барлық ауа сорылады. Ауа сорылғаннан кейін шамды контактісі бар цокольға орнатып, патронға кигізеді. Эдисон шамының орташа жұмыс істеу уақыты 800-1000 сағатты құрайтын.

Электр шамы

Жоғарыда айтылған тәсілдің көмегімен электр шамдары отыз жылдай шығарылғанына қарамастан, болашақ темір өзекшесі бар шамдардың қолында еді.

1872 жылы орыс электртехнигі А. Н. Лодыгин (1847 — 1923) қыздыру шамын жасады, ал 1876 жылы П. Н. Яблочков (1847 — 1894) “Яблочков шамы” деп аталатын доғалы көмір шамын ойлап тапты.

Люминесценттiк лампалардың ерекшеліктері:

1. 75 лм/Вт жететiн жоғарғы жарық серпуi.
2. Үйреншiктi лампаларда 10000 сағ. дейiн жететiн үлкен қызмет мерзiмi.
3. Қыздыру шамдарына қарағанда түрлердiң көпшiлiгi үшiн жақсы түс беру кезінде әр түрлi спектрлiк құрамның жарық көздерiн алу мүмкiндiгi.
4. Жарықтықтың біршама аздығы (алайда, құрастырылған соқырайлық) жағдайлардың қатарында ерекшелік болып табылады.

Люминесценттiк лампалардың негізгі кемшіліктері:

1. Шектелген жеке қуат және осы қуаттың кезінде үлкен өлшемдер
2. Қосындының салыстырмалы күрделiлiгi
3. Тұрақты тоқпен шамдардың қоректенуiнiң мүмкiн еместiгi
4. Мiнездемелердiң қоршаған ортаның температурасына тәуелдiлiгі. Кәдiмгi люминисценттi шамдар үшiн қоршаған ауаның ұтымды температурасы18-25С. Температураның ұтымдыдан ауытқуы кезінде Ұтымды жарық ағыны және жарық серпуі төмендейді. +10 С температура кезінде оталдыру кепiлдiк бермейдi.
5. Жиiлiкпен олардың жарық ағынының периодты соғулары электр тоғының екi есе еселенген жиiлiгiне тең. Адам көзі көру инерциясының арқасында жарықтың бұл жылтырауларын байқай алмайды, бiрақ егер бөлшектiң қозғалысың жиiлiгi жарықтың импульстерiнiң жиiлiгiмен дәл келсе, бөлшек жылжымайтын немесе стробоскопиялық эффекттен қарсы жаққа қарай баяу айналмалы болып көрінуі мүмкін. Сондықтан, өндiрiстiк бөлмелерде люминесценттiк шамдар (жарық ағынының соғулары әртүрлi жартылай периодтарда болады) үш фазалық тоқтың әртүрлi фазаларында қосылуы керек.

Люминесценттiк шамдардың таңбалауларын белгiлерде келесi әрiптердi қолданады: Л - люминесценттiк, Д - күндiзгi, Б - ақ, ХБ-суық-ақ, ТБ — ыстық-ақ түс, Ц - жақсартылған жарық берiлу, - амальгамалық.

Егер люминесценттiк шамның тұрбасын спиральге «бұраса», онда КЛЛ-тығыз люминесценттiк шам алынады. КЛЛ өз параметрлері бойынша (75 Лм/втке дейiн жарық серпуi) сызықты люминесценттiк шамдарға жақындатылады. Ең алдымен, олар түрлi қолдануларда қыздыру шамдарының алмастыруы үшiн арналған.

Доғалы сынапты шамдар (ДСШ)

Таңбалау: Д — доғалы С — сынапты Ш — шам В — ПРА-сыз Қ — қосылады.

Доғалы люминесценттiк сынапты шамдар (ДСШ)

Люминесценттiк сынапты-кварцті шамдар (ДСШ) iшiнен люминоформен және жоғары қысымда сынаптың буларымен толтырылған колбада орналастырылған кварц тұрбасымен жабулы шыны колбадан тұрады. Люминофор қасиеттерiнiң тұрақтылығын сүйемелдеу үшiн шыны колба көмiрқышқыл газымен толтырылған.

Сынапты-кварцті тұрбада пайда болатын ультракөгiлдiр сәуле шығарудың ықпалымен люминофор нақтылы түстерді бұрмалап, жарыққа көкшiл рең бере отырып жарқырайды. Бұл кемшiлiктi жою үшiн люминофордың құрамына түстілікті жартылай дұрыстайтын арнайы компоненттер жүргiзiледi; бұл шамдар дұрысталған түстілікпен ДСШ шамдарының атауларын алды. Шамдардың қызмет мерзiмi - 7500 ч.
Өнеркәсiп 3200 ден 50 000лм жарық ағынысы бар, 80, 125, 250, 400, 700, 1000 және 2000 Вт қуатты шамдарды шығарады.

ДСШ шамдарының ерекшеліктері:

1. Жоғарғы жарық серпуi (55 лм/Вт дейін)
2. Үлкен қызмет мерзімі (10000 с)
3. Ықшамдылық
4. Қоршаған ортаның шарттарына сыналмайтындық (ең төмен температуралардан басқа)

ДСШ шамдарының кемшіліктері:

1. Ажырату нысандары адамдардың беттері немесе боялған беттер болып табылған жағдайларда шамдардың қолданылуын шығаратын, қанағаттанарлықсыз түс беруді бастайтын көгiлдiр-жасыл бөлiктің сәулелерiнiң спектрiндегі басымдылық.

2. Тек қана айнымалы тоқта жұмыстың мүмкiндiгi.

3. Балласты кедергіш арқылы қосылудың қажеттiлiгi.

4. Алаулаудың ұзақтығы (шамамен 7 минут) қосылу кезінде және тек суып қалудан кейiн шамның қоректенуiне өте қысқа мерзiмдi үзiлiстен кейін, қайта оталдырудың басталуы (шамамен 10 мин).

5. Жарық ағынының соғулары люминисценттік шамдарына қарағанда үлкен.

6. Қызметтің аяғында жарық ағынының түбегейлi кiшiрейуі.

Металл галогенді шамдар

Доғалы металл галогенді шамдар (ДСИ, МГЛ, HMI, HTI)

Таңбалау: Д — доғалы, С — сынапты, И — йодталған.

Металл галогенді шамдар — бұл металл йодидтардың немесе сирек кездесетiн диспрозий (Dy), гольмий (Ho) және тулий (Tm), сонымен қатар (Cs) цезиймен кешенді қосындылар және (Sn) қалайының галогенидтері йодидтарының қосымшаларымен жоғары қысымды сынап шамдары. Бұл қосулар разрядты доғаның орталығында, және металлдың булары қайсыларының қарқындары және спектрлiк үлестiрiлулері металл галогендер буларының қысымына тәуелдi болатындарына қарай жарықтың эмиссиясын ыдыратады.

Сыртқы металл генді шамдар ДСШ шамдарынан колбада люминофордың жоқтығымен айрықшаланады. Олар (100 лм/Втке дейiн) жоғарғы жарық серпуімен және жарықтың едәуiр жақсы спектрлiк құрамдарымен бейнеленеді, бiрақ олардың қызметiнiң мерзiмi ДСШ шамдарына қарағанда айтарлықтай аз, ал қосылу сызбасы күрделiрек, өйткенi, балласт кедергішінен тысқары, тұтандыратын құрылымды құрайды. Жоғарғы қысымды шамдардың жиi қысқа мерзiмдi қосылулары олардың қызмет мерзiмiн қысқартады. Бұл шамдардың iске қосылуында суық, сол сияқты ыстық күйіне жатады.

Жарық ағыны iс жүзiнде (шырақтан тыс) қоршаған ортаның температурасынан тәуелдi болмайды. Қоршаған ортаның төмен температуралары кезінде (-50 °С дейiн) оталдырудың арнайы құрылымдарын қолдану керек.

HMI шамдары

HTI-ң қысқа доғалы шамдары — қабырғаға көтеріңкі жүктемесi бар және өте қысқа электродаралық қашықтықты металл галогенді шамдар биiгiрек жарық серпуiне және түс беруіне ие, алайда, қызмет мерзiмiне шек қояды. HMI шамдарын қолданудың басты облыстары сахналық жарық, эндоскопия, күндiзгi жарықта кино және видео түсiру (тiң түсті температурасы = 6000 К) болып табылады. Бұл шамдардың қуаты 200 Вт-тан 18 кВт аралығында жатыр.

Оптикалық мақсаттар үшiн аз электродаралық қашықтықтары бар HTI қысқа доғалы металл галогенді шамдар жасалды. Олар өте жоғары жарықтықтармен ерекшеленеді. Сондықтан, олар эндоскопияда да, позициялы жарық көздерi ретінде, ең алдымен жарық әсерлері үшiн қолданылады

Жоғары қысымды натрий шамдары (ДНаТ)

Таңбалау: Д — доғалы; На — натрий; Т — тұрбалы.

Жоғары қысымды натрий шамдары (ДНат) көрінетін сәуле шығарудың көздерінің тиiмдi топтарының бiрi болып табылады: олар (100-130 лм/Вт) барлық белгiлi газ разряды шамдарының арасында өте жоғары жарық серпуiне (100 - 130 лм/Вт) және қызметтің ұзақ мерзiмiнде, жарық ағынының жеңіл-желпі төмендеуіне ие болады. Осы шамдарда шыны цилиндрлiк колбаның ішінде натрий буларына оқшау және оның сауле шығаруын жақсы өткізетін поликристаллиялық алюминиден разрядты тұрба жайғастырылады. Тұрбадағы қысым 200 кПа шамасында. Жұмыстың ұзақтығы — 10-15 мың сағат. Алайда, түс берудің (Ra=25 ) өте сары жарығы және сәйкесiнше төмен индексі тек қана басқа түрлердiң шамдары бар комбинациясында, оларды адамдар орналасқан ғимараттарда қолдануға мүмкiндiк бередi.

Ксенонды шамдар (ДКсТ)

Доғалы ксенонды тұрбалы шамдар (ДКсТ) төмен жарық серпуiнде және шектелген қызмет мерзiмiнде жарықтың табиғи күндiзгi спектрлiк құрамдарына аса жақындығымен және жеке қуатты жарық көздерінің барлығынан ең үлкендігімен ерекшеленеді. Бірінші ерекшелік iс жүзiнде қолданылмайды, өйткенi ғимараттардың iшiнде шамдар қолданылмайды, екiншiсі биiк дiңгектерге қою кезінде үлкен ашық кеңiстiктердiң жарығы үшiн олардың кең қолданылуына себепшi болады. Шамдардың кемшiлiктерi жарық ағынының үлкен соғулары, ультракүлгiн сәулелердiң спектрдегi артылу және оталдыру схемасының күрделiлігі болып табылады.

Жиі қолданылатын электр жарық көзінің сипаттамасының жиынтық кестесі

Түрі\сипаттамасы	Жарықтың берілуі, лм/Вт*	Қызмет көрсету мерзімі, ч.	Қуаттылық диапазоны, Вт.
ҚШ/ГҚШ (қыздыру шамы/галогендік қыздыру шамы)	10	1000/2000	10 — 1000
ЛШ (люминесценттік шам)	60 — 95	12000-15000	4 — 80, негізгі 18, 36, 58
ШЛШ (шағын люминесценттік шам)	30 — 75	12000 дейін	5 — 80
ТГШ (теміргалогендік шам)	90 — 100	6000 — 10000	35 — 2000
ДТНШ(натрийлік шам)	70 — 130	6000 — 20000	50 — 1000
LED (жарықдиод)	270	100000**	0,1 — 10

* - Шамның жарық беруі ваттқа люменмен есептелетін (лм/Вт)- электрқуатын жарыққа айналдыру тиімділігін анықтайтын өлшем. Бұл шамның электрсақтандырғыш және жарық көзінің дамуына қарағандағы аса маңызды параметр болып табылады.  

** - Инженерлік әдіспен анықталған яғни, табиғатта осынша уақыт жарықдиодтары өмір сүрмеген.

Көшелерді жарықтандыруда пайдаланылатын газөуаттандырғыш және жарықдиодты шамдарының түрлерінің салыстырмалы кестесі

Жарық көзі	тиімділігі, лм/Bт	Түстік температура, К	Түс берушілік, Ra	Қуаттың баяу ауысуы	Қызмет мерзімі, сағат	Шырағданның тиімділігі лм/Bт
Жоғары қысымдағы сынаптық қуатты шамдар (ДСШ)	45-55	спектрдің көгілдір аумағындағы жіңішкесызықтық сәулеленуі	45	Жоқ	12000-15000	24
Теміргалогендік жоғары қысымды қыздырғыш шамдары (МГШ)	80-90	3000-6000	80-98	жоқ	6000-12000	38
Жоғары қысымды натрийлік қыздыру шамдары (ДТНШ)	80-120	спектрдің сары аумағындағы жіңішкесызықтық сәулеленуі (2000K)	25	Жоқ	20000	50
50000-100000	90-100	2800-10000	80-90	ия		80-90

Жарық диодтар мысалындағы жаңа буынның шырағдандарының сипаттамасы 

Әртүрлі дәстүрлі шамдармен салыстырғанда, жарықтық диодтардің бірнеше артықшылықтары бар: 

— Электрқуатын үнемдеу. Жарықдиадтың КПД - 100% дейін, люминесценттік шам - 25% дейін, қыздыру шамы - 5% дейін. Жоғары энерготиімділігінің арқасында жарықдиодтар электрқуатының үнемділігін қыздыру шамдарымен салыстырғанда 85% дейін үнемдейді.

— Төмен пайдаланушы шығындары. Теория бойынша жарықдиодтың қызмет мерзімі 100 мың сағатқа жетеді, ол 10жыл үздіксіз жұмыс жасаумен тең, 100 есе қыздыру шамынан артық және 8-10 есе люминесценттік шамнан көп. Жарықдиодтар басқа кез келген шамдардан сенімді, соққылар мен дірілдерге қарсы. Жоғары, төмен және өте төмен температураларға төзімді. Қызметінің ұзық мерзімділігінің және беріктігінің арқасында жарықдиодтар пайдалану шығындарын (жөндеу жұмыстарына шығын, ауыстыруға, техникалық қызмет көрсетуге арналған шығындардан) тіпті нөлге жеткізуге дайын.

— Қауіпсіздік. Жарықдиодтар өте кішкене жылубергіш және жұмыс уақытында тіпті қызбайды, ол жану мүмкіндігін тоқтатады, сондай ақ тезжанғыш заттардың бұзылуына жол бермейді. Сонымен қатар, жарықдиодты шамдардың және шырағдандардың қауіпсіздігінің жоғыры деңгейін төмен жұмыс кернеуі анықтайды – электртоғына соғылу мұлдем болмайды.

— Табиғилығы. Жарық диодтардың құрамына зияынды заттар кірмейді: аталған жарық көзі табиғи стандарттарға сай келеді. Жарықдиодтары арнайы қайта өңделуге жатпайда және қоршаған ортаға зияны жоқ.

Қорытынды

Біздің әлемді энергия басқарады. Энергиясыз әлем қараңғы, суық, қозғалыссыз және тыныш болар еді. Біз энергияны қозғалысты,   дыбысты, химиялық байланысты, электрді, жылуды, жарықты, толқынды және сәулелерді қоса алғанда, көптеген түрлерде пайдаланамыз. Энергия кез келген үрдіс үшін керек және ағымдағы түрінен көптеген басқа да түрлерге қайта айналуы мүмкін.

Шаруашылықтың аса маңызды саласының бірі — электр энергетикасы. Бұл сала өнеркәсіп пен қоғамның барлық өндіргіш күштерінің аусақтық орналасуы мен дамуына әсер етеді. Сондықтан да электр энергетикасы республика шаруашылығының жетекші саласы деп атауға болады. Ғылым мен техника дамыған ХХІ ғасырдың басында электрсіз, электр энергиясысыз өмірді көз алдымызға лестету мүмкін емес. Адамның сана сезімі бүгінгі күннен де алысқа ұзап кетті. Оған дәлел галактиканың өмірін суреттейтін фантастикалық кинофильмдер. Оны фантастика десекте күндердің күнінде жер бетіндегі тіршілік соған сәйкес келетіні анық. Ендеше сол кинолардағыдай тіршілік кешіп, сондағы құралдарды қолдану үшін бүгінгі таңда біз қолданып жүрген электрден, электр энергиясынан да күрделі жүйе керек. Ендеше электр энергиясын үздіксіз, мәңгілік тек үнемдеп пайдалана білуіміз керек.

Пайдаланған әдебиетер:

1. «Энциклопедический словарь юного физика» Чуянов В. А.
2. Физика. Л. Эллиот. У. Уилкокс «Наука» 1967 ж
3. «Сұрақ және жауап» С. Паркер, Б. Уильямс. Алматы кітап 2007 ж
4. География оқулығы 9-сынып Алматы «Мектеп» 2012 ж
5. Физика оқулығы 8-сынып Алматы «Мектеп» 2013 ж
6. География оқулығы 11-сынып Ә. Бейсенова Алматы «Мектеп» 2012 ж
7. Мигдал А. Б «Энциклопедический словарь юного физика» Москва «Педагогика» 1994
8. В. Келер «Ғажайып сиқырдың қайта оралуы» Мектеп, Алматы. 1989 ж
9. Редакцияның бас редакторы Т. Рсаев «Қазақстан ұлттық энциклопедия» 10 том
10. А. С. А Аханов, Қ. Ә. Тазабеков «Экономика» Әлемдік классика 7 том «Таймас» Алматы, 2006 ж