一个农民 据报道偷了电力 在高压下方战略性地放置大线圈的电线 交叉他的领域的传输线。几年了 农民获得自由用电来运营他的农场设备， 直到电力公司终于发现了盗窃。最终 即使没有物理，农民被判窃取权力 连接到传输线路。用这个 信息和您对物理知识以回答以下内容 问题:(每个问题值2分，除了＃4除外 价值5分，共计25分。）
1）没有 检查农民＆＃39; s属性，怎么样 电力公司可以认识到能源被盗吗？
原则上， 电力公司可以计算权力之间的差异 正在交付和正在购买的权力。一个 不明原因的差异（超出通常的功率通过电阻输掉 沿传输线加热）可能是有人偷窃的结果 力量。在实践中，由单个用户窃取的权力 情景很可能太小而无法检测到。
2）什么 农民用来窃取电气的原则 来自传输线的电源？
农民使用法拉第＆＃39; s 诱导定律，诱导线圈中的电压和电流 电线放置在高压传输线附近。这个效果 是可能的，因为交流通过传输 线改变它周围的磁场，如果感应线圈是 定位使磁场线穿透其区域，然后是一个 将引起EMF，交流将流过 线圈。
3）如何 必须在农民中定位和定向线圈 命令最有效地实现他的目标？
线圈应尽可能靠近传输定位 由于磁场与磁场成反比 距线的距离，线圈应直立定向 在与传输线上对齐的垂直平面中 最大化来自的磁通量 围绕传输线的磁场线。
4）假设 最低的传输线为10米以上 接地并在60 Hz的电流交替，最大为150 a 在230 kV。如果线圈在一侧的方形5米的形状的形状 并触摸地面，大约有多少匝数（环绕）的电线 对于线圈需要产生120的标准电压 v？
线圈中感应的最大EMF取决于 磁通量的变化：EMF = ND（PHI）/ DT = NADB / DT。 对于这个问题，磁通量会发生变化，因为它的强度 磁场因交流电流而变化，峰值 每个周期的每个方向两次或每1秒的每一个循环一次。 这意味着磁场从最大值变为 每周期零四次，所以dt = 1/240的秒= 4.2 小姐。传输线周围的最大磁场可以 通过电线的最大电流估计，使用 长直线的等式：B（线）= UO * I /（2PI * R）。 由于方形感应线圈距离距离为5至10米 来自 传输线，磁场将在远端较弱 线圈和更强的最接近的端，但使用平均径向 7.5米的距离给出了特定的平均磁通量 当前的。因此，最大磁场距离 从传输线7.5 m是b =（4pi * 10 ^ -7 t * m / a）（150 a）/（2pi）/（7.5 m）= 4.0 ut，这与平均磁性一致 在参考2中指示的230 kV线附近的6 UT字段。 产生120 V（或a的RMS电压所需的匝数 然后，峰值电压为170 V）是： n =（170 V）（4.2 ms）/（25 m ^ 2）/（4.0 ut）= 7140转弯
5）为什么 线圈中的电压根据时间而变化 天？你什么时候期待它是最大的，最小的？
在线圈中感应的电压取决于 传输线产生的磁场强度， 取决于通过线路的电流量，而这 从电力用户依靠电力（负载）的需求 这条线。我们应该期待这种要求最大的权力 在下午和晚上的时间，早些时候最小 每天早上几个小时。这种日常峰值功率变化 在参考文献2中可以在图中看到需求。
6）什么是 线圈中电流的频率？什么是阶段 传输线和线圈之间的电压之间的角度？
由于电流在线圈引起的 传输线中当前的变化，它们都应该有 相同的频率为60 Hz。 但是，这些电流之间的相位角（或相应的相位角度 电压）将是90度 由于线圈中的感应电流在变化时达到最大值 传输线中的电流最大，这发生了1/4的一个 循环，或在当前峰值之前和之后的360/4 = 90度 传输线。
7）如果线圈 所有连接到它的设备都有一个 阻抗200欧姆，能量的最高速度是多少 消耗了吗？
能量消耗的最高速率 （POWER）是：PMAX = IRMS * VRMS =（VRMS）^ 2 / z =（120 V）^ 2 /（200 欧姆）= 72 w 更准确的平均值估计 通过包括适当的功率因数= r / z可以找到电力，这可能 通过计算线圈的电感并确定 归纳电抗。使用参考文献3，电感 该线圈大约是1600小时（这是一个非常大的 电感）。诱导抗电抗是x（l）= 2（pi）（60 Hz）（1600小时）= 603,000欧姆！这远远大得多 特定阻抗为200欧姆，因此似乎功率因数 几乎是零！
8）假设一个 0.10 / kW-h的成本，什么是近似值 在一年的时间内由农民偷走的能量？
如果我们假设农民使用该设备 一半的时间（课程超过36倍的平均功耗 一天），一年的总成本是：成本=（36 w）（24小时/天）（365天/年）（0.10美元/ kW-h）= 31.54美元/年。偶数 72 w的最大功率率，能量被盗的值是 只需63美元/年。这几乎似乎值得努力，风险和成本 （见下文）。
9）估计 制造线圈的成本，假设使用农民 12规格铜线的成本为0.15 /英尺。评估 农民的成本效益。S设计和计算近似值 偿还期间的投资。
需要7140个循环，需要长度 循环20米，农民需要143公里的电线！ 0.15美元/英尺= 0.50美元/米，这条电线耗资71,400美元！ 这意味着即使在最大能耗率下，投资回收期也将至少1000 年！
10）什么建议 你会给农民吗？ 最大化效率 他的设计？
最大化在线圈中诱导的EMF 利用最少的电线节省成本，农民应该放置 线圈尽可能接近传输线并使用线圈 拥有最大可能的区域（自从广场的区域加倍 线圈四次诱导的电动势，同时只加倍成本）。 将铁放入线圈内部会提高此效率 变压器，但效果会相当小，可能不是 值得努力。
基于上述计算，似乎 这种窃取权力的方法具有高效和 不切实际的。 我认真怀疑任何农民实际上已经完成 这（也许这是一个适合神话的神话 调查！）。 法拉第＆＃39;法律的应用基本上是一个 电源变压器效率非常低。 还有很多其他 法拉第兼第39条普遍生活的法律的应用; 这是 只是一个没有建议的。 http://sci-phys-plasma.caeds.eng.uml.edu/1999/01-99-011.htm. 2）http：//infoventures.com/private/federal/q& amp; a/qaenvn2a.html. 3） http://www.technick.net/public/code/cp_dpage.php?aiocp_dp=util_inductance_rectangle.