Пребывая около высоковольтных линий электропередач, можно услышать гудящий звук. Почему наблюдается такой эффект? Дать ответ на этот вопрос не просто, ведь для объяснения фиксируемого эффекта можно использовать целых четыре гипотезы.
Содержание
Причины звуков ЛЭП
Звук издает воздух
Чаще всего приводят концепцию коронного разряда. Она заключается в том, что около провода ЛЭП электризуется воздух переменным электрическим полем. Вследствие этого разгоняются свободные электроны. Уже они ионизируют молекулы воздуха, приводя к возникновению коронного разряда. Частота его появления составляет около сотни раз в секунду! Именно столько раз он загорается и гаснет около провода.
Коронный разряд на защитном кольце (экране) высоковольтной воздушной линии электропередачи напряжением 500 кВ
При этом нагревается и остывает, расширяется и сжимается воздух, пребывающий в непосредственной близости. В результате этого получается звуковая волна, которая человеческим ухом воспринимается как гудение провода. Единственное что мешает её безоговорочно принять – коронный разряд сопровождается слабым свечением, которое не наблюдается (возможно, его просто не видно).
Вибрация жил
Следующая гипотеза опирается на вибрацию жил. Она гласит, что переменный ток, у которого частота составляет 50 Гц, может создавать переменное магнитное поле. Оно влияет на отдельные жилы в проводах (особенно это относится к стальным маркам), вынуждая их вибрировать, соударяя их друг с другом. В результате этого и создаётся характерный шум.
На этом гипотеза не заканчивается. В случае с ЛЭП необходимо учитывать, что рядом расположены провода разных фаз. Их токи пребывают в соседних магнитных полях и, как гласит закон Ампера, наблюдается взаимное действие силы. Частота изменений полей составляет 100 Гц. Поэтому, при вибрации проводов с учетом соседних магнитных полей и можно услышать звук около высоковольтных проводов.
Резонанс механической системы
Кроме рассмотренных выше ответов есть и не такие популярные объяснения звуков вблизи ЛЭП. Из них будет рассмотрено две наиболее вероятные и не лишенные смысла гипотезы. Ещё одной потенциальной причиной гудения называю обычно незаметное явление – резонанс механической системы. Колебания с частотой 50/100 Гц передаются на опору.
При совпадении ряда условий она может входить в резонанс и начинает издавать звук. На его громкость, а также резонансную частоту влияет диаметр, высота и плотность материала опоры. Дополнительно имеют значение длина и сечение провода. И последний важный параметр – сила натяжения. Есть попадание в резонанс по совокупности факторов, значит, будет слышен шум. И наоборот.
Вибрация в магнитном поле Земли
И последняя рассматриваемая гипотеза во краю угла ставит вибрацию в магнитном поле Земли. Поскольку провода пребывают в состоянии вибрации с частотой 100 Гц, то это значит, что они подпадают под действие переменной поперечной силы, связанной с протекающим током в проводах, его направлением и величиной.
Гипотетически на высоковольтные провода влияет внешнее магнитное поле, которое охватывает всю Землю. Это предположение имеет под собой значительно более серьезную основу, чем может показаться на первый взгляд. Токи, протекающие в высоковольтных проводах, могут достигать амплитуды в несколько сотен Ампер.
При этом протяженность линий электропередач… очень немаленькая. И магнитное поле Земли, несмотря на относительно небольшой показатель (в средней полосе Российской Федерации его индукция колеблется около 50 микротесл), действует по всей планете. Оно обладает горизонтальной и вертикальной составляющей. Вот вторая компонента и позволяет им пересекать ЛЭП, вступая во взаимодействие и сопровождая этот процесс слышимым звуком.
Чтобы понять суть описываемого процесса, каждый желающий может провести небольшой эксперимент. Необходимо взять автомобильный аккумулятор и акустический гибкий провод с сечением 25 квадратных миллиметров, длина которого будет хотя бы 2 метра. Стоит присоединить его на миг к клеммам аккумулятора и провод подпрыгнет. Это будет импульс силы Ампера, которая подействовала на провод с током в магнитном поле Земли (или в своём собственном, точного ответа нет).
Давайте подытожим всё вышесказанное. Точного ответа на вопрос, почему гудят высоковольтные провода нет. Есть ряд гипотез, среди которых наиболее популярными и признанными являются предположения о коронном разряде и вибрации жил проводов благодаря грамотному научному обоснованию. Возможно, в будущем, когда исследователи разберутся в сути процесса, эти гипотезы будут объединены в одной теории как взаимодополняющие друг друга.
Есть разные объяснения тому, почему гудят провода ЛЭП. Самое распространенное мнение: звуковой шум, испускаемый высоковольтными линиями, вызван разрядкой энергии, которая возникает, когда напряженность электрического поля на поверхности проводника больше, чем напряженность воздуха, окружающего проводник.
Дело в том, что в поверхностных слоях провода с переменным током возникает электрическое поле. Из-за чего в окружающем
воздушном пространстве поток свободных электронов разгоняется, соударяется с другими молекулами и выбивает новые электроны из них. Это создает еще больший пул свободных частиц, готовых взаимодействовать с окружающими молекулами веществ. Такое явление называют коронным разрядом, который с высокой частотой появляется вокруг проводника.
Коронные разряды приводят к нагреванию воздуха и его расширению, что и является причиной характерного гудящего звука под проводами на столбах и опорах линий электропередач. Поскольку на интенсивность коронного разряда влияют погодные условия и характеристики воздуха, в разное время года провода ЛЭП могут трещать по-разному. Осадки и туман будут усиливать вибрацию. Поэтому услышать, как гудят провода ЛЭП во влажную погоду, можно будет на большем расстоянии, чем обычно. Во всем мире такое гудение, создаваемое электросетями, признается шумовым загрязнением и является актуальной экологической проблемой, поскольку может угрожать здоровью человека, состоянию животных, а также негативно сказываться на качестве радиосигнала вблизи опор ЛЭП.