Электричество шаг за шагом
- Автор: Сворень Рудольф Анатольевич
- Год: 2019
- Язык: русский
- Год: "ДМК Пресс"
- ISBN: 978-5-97060-604-9
- Жанр: Детское образовательние
Электронная книга - «Электричество шаг за шагом». Краткое содержание книги:
Используя 400 специально разработанных иллюстраций, автор рассказывает об истории изучения электричества, о сложившихся основных системах постоянного и переменного тока и о той важной роли, которая досталась электричеству в энергетике нашего мира.
Рудольф Анатольевич Сворень — автор многих популярных книг о физике и электронике, известный научный журналист, радиоинженер и кандидат педагогических наук, много лет проработавший в редакции журнала “Наука и жизнь” заместителем главного редактора.
одного ома, каждый раз на один ом. Подсчитанную величину тока сразу же отмечайте на графике, поставив в нужном месте точку. Затем соедините эти точки, и вы получите убывающую кривую, которая покажет, как уменьшается ток в цепи, если возрастает её сопротивление. Сначала с каждым дополнительным омом убывает быстро, а затем всё медленнее. Это типичный график для обратной пропорциональной зависимости: чем больше R, тем меньше ток I, и во сколько раз вы увеличите R, во столько же раз уменьшится ток I. Аналогичный график можно построить, чтобы показать, как напряжение Е влияет на величину тока I. Здесь на графике появится прямая линия, показывающая, как растёт ток I с увеличением Е. Это несложное домашнее задание поможет вам с помощью графиков показать, а заодно и самому увидеть, как в простейшей электрической цепи меняется ток при изменении сопротивления цепи и э.д.с. в ней.
Язык графиков — универсальный язык, он может рассказать о самых разных зависимостях. График, например, может показать зависимость напряжения U на участке цепи от тока, зависимость мощности Р от тока в цепи, зависимость тока I от сопротивления цепи. Точно так же график может показать, как в данном регионе меняется средняя июльская температура на протяжении последних ста лет. Или с какой скоростью двигался автомобиль во время большого туристического пробега. Или как меняется масса космической системы при выведении спутника на околоземную орбиту. В этом случае сама масса в тоннах (т) отложена по вертикальной оси, а по горизонтальной отложено то, что важнее знать: время полёта или высота подъёма ракеты-носителя. На Земле (нулевая высота) общая масса системы 20 т (все цифры условные), затем по мере подъёма выгорает топливо, и масса ракеты постепенно уменьшается. На высоте 40 км масса уменьшается резко, скачком — это отстреливается отработавшая первая ступень. Точно так же на высоте 100 км отстреливается вторая ступень, и на высоте 250 км — третья. Остаётся на орбите сам спутник — чистая масса 1 т.
Подобных примеров можно привести бессчётное множество, но нам пора обратиться к графику переменного тока (Р-57.2), о том же, что и он, будут рассказывать многие похожие, а иногда и не очень похожие графики в этой книге. Приведённый на рисунке график помогает понять, как во времени меняется ток (э.д.с.), протекающий в цепи, которую питает машинный генератор переменного тока. Предварительно хочется обратить внимание на две особенности переменной э.д.с. (тока), о которых рассказывает график и о которых в последующих разделах будет рассказано более подробно.
Особенность первая. На рисунке показан график синусоидальной э.д.с. (тока). Их величина меняется точно так же, как меняется длина линии синуса в известном геометрическом построении, которое можно считать началом тригонометрических функций и таблиц.
Особенность вторая. На рисунке показан график переменного тока, который можно было бы считать двумя разными токами, поочерёдно протекающими в двух разных направлениях, — человек с юмором вполне мог бы назвать направление этих токов «туда» и «обратно». Уже давно и вроде бы без возражений принято изображать эти токи на одном графике — один из них рисуется как обычно, а другой, образно говоря, верх ногами, — что поделаешь, за экономию и удобства приходится чем-то платить.
ВК-146. Довольно часто, работая с трансформатором, можно забыть о подробностях событий в его вторичной обмотке, так как важно знать, какую нагрузку трансформатор представляет для генератора, к которому подключена его первичная обмотка. В этом случае всю вторичную обмотку вместе с её реальной нагрузкой Rн как бы переносят и пересчитывают в первичную обмотку и заменяют её условным вносимым сопротивлением Rвнс, которое вторичная обмотка со своей нагрузкой Rн создаёт в первичной цепи.
Р-54. ОСНОВА ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА: ЕСЛИ В МЕНЯЮЩЕЕСЯ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ПОМЕСТИТЬ ПРОВОДНИК, В НЁМ НАВЕДЁТСЯ Э.Д.С. Получение магнетизма из электричества, открытое в 1820 году, оказалось делом довольно простым — пропускаешь электрический ток по проводнику, и вокруг него появляется магнитное поле. То, что можно совершить обратное превращение и с помощью магнита получить электрический ток, вроде бы было сразу понятно, но поиски конкретного решения заняли немало времени. Во всяком случае, ещё в 1822 году Майкл Фарадей записал в дневнике свою главную задачу: «Превратить магнетизм в электричество». Но прошло почти десять лет поисков, неудач и ошибок, пока эксперимент подтвердил, что такое в принципе возможно, — Фарадей в эксперименте получил электромагнитную индукцию. А затем ещё несколько десятилетий ушли на создание использующих её генераторов, пригодных для широкого применения. Достаточно вспомнить, что через 60 лет после открытия электромагнитной индукции машины вырабатывали в 20 тысяч раз меньше электрической энергии, чем мы потребляем сегодня. Электромагнитную индукцию, которая стала главным поставщиком электрической энергии, сейчас представляют очень просто: в катушке наводится э.д.с., когда она перемещается в магнитном поле и пересекает его (1), когда при тех же условиях поле перемещается относительно катушки (2) и когда катушка находится в магнитном поле, которое меняют каким-либо иным способом (3). Представьте себе, что в мощных генераторах чаще используют второй вариант (2), так как с катушки, которая находится в магнитном поле, снимают очень большую мощность, и её легче отвести от неподвижного объекта. А электромагниту, который создаёт магнитное поле, нужна во много раз меньшая мощность, и её не так уж сложно подвести к подвижному объекту.