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.
Т-220. Под действием переменной э.д.с. в цепи идёт переменный ток, а на всех её участках действуют переменные напряжения. Подключив нагрузку к нашему экспериментальному генератору переменной э.д.с., отметим: всё, что происходит в электрической цепи, подчиняется закону Ома. Поэтому когда увеличивается или уменьшается электродвижущая сила Е, то увеличивается или уменьшается ток, а если меняется полярность электродвижущей силы Е, то меняется направление тока. И также в полном соответствии с законом Ома (но уже для участка цепи, Т-71) переменный ток, проходя по какому-нибудь резистору, создаёт на нём переменное напряжение, а электродвижущая сила делится между участками последовательной цепи, создав на каждом из них определённое напряжение, или, иначе, падение напряжения (Р-31).
Переменный ток и переменные напряжения по пятам следуют за всеми изменениями э.д.с., и можно так подобрать масштаб, что график переменного тока и график переменного напряжения будут точной копией графика переменной электродвижущей силы Е. Очень часто кривую тока и кривую э.д.с., или напряжения, располагают на одном графике, сделав для этого две разметки вертикальной оси, — одну разметку в вольтах для э.д.с. и напряжения, другую разметку в амперах для тока. Рассматривая такой двойной график, нужно помнить, что это всего лишь экономия бумаги, и ничего больше. Нельзя, например, сравнивать высоту кривых э.д.с. и тока — они рассказывают о разных характеристиках процесса и отображаются в разных единицах измерения, каждая кривая начерчена в своём масштабе, и общая у них только ось времени.
Т-121. Переменный ток может работать так же хорошо, как постоянный. От того, что ток переменный, что заряды двигаются «то туда, то обратно», работоспособность этих зарядов во многих случаях ничуть не уменьшается. Они так же, как при однонаправленном, одностороннем движении, сталкиваются с атомами вещества, нагревают его, заставляют вещество светиться. И магнитное поле переменный ток создаёт не менее успешно, чем постоянный, только направление этого магнитного поля непрерывно меняется — как только сменится направление тока в катушке, так тут же поменяются местами северный и южный магнитные полюсы электромагнита. В некоторых случаях эту неприятность научились обходить, а во многих случаях смена магнитных полюсов вообще не имеет значения.
Вот пример. Электромагнит притягивает стальную деталь потому, что он своим полем намагничивает её, а затем тянет к себе, как он тянул бы к себе любой другой магнит. Если же в обмотке электромагнита протекает переменный ток, то вслед за изменением магнитного поля самого электромагнита мгновенно меняются местами магнитные полюсы стальной детали, и её притягивание не прекращается.
В тех же случаях, когда постоянный ток нельзя заменить переменным, можно использовать выпрямитель, который без особого труда переменное напряжение превратит в постоянное (Р-99), вполне заменяющее гальванический элемент или аккумулятор.
ВК-149. Индуктивное сопротивление катушки XL называют реактивным потому, что оно активной мощности не потребляет. Сколько возьмёт катушка для своего магнитного поля, столько же и отдаёт. Но так не получается в реальной жизни, где ток катушки IL проходит по активному сопротивлению Rвнт, куда входит внутреннее сопротивление генератора и ряд других сопротивлений большой сети. В этом сопротивлении Rвнт реактивный ток IL теряет часть своей мощности, и эти потери приходится учитывать.
Р-57. В ПОРЯДКЕ ПЕРВОГО ЗНАКОМСТВА ЗАМЕНЯЕМ СЕКУНДЫ НА ГРАДУСЫ. О переменном токе или напряжении очень хорошо рассказывает их график. Но если сделать один такой полный график для какой-нибудь лампочки, которая включена уже несколько часов, то он наверняка растянется на несколько километров. Пользоваться таким графиком было бы не очень удобно. Кроме того, наш большой график переменного тока обычно всё время повторяется и рассказывает о событиях, очень похожих. Поэтому переменный ток принято отображать очень коротким графиком, на котором показан один полный цикл изменения тока (напряжения, э.д.с.), именуемый периодом. На таком коротком графике время принято отсчитывать не в привычных секундах, а в условных единицах времени — в градусах, каждый из них составляет 1/360 часть периода. Так что если такой типичный однопериодный график переменного тока начинается в нулевой точке 0° (момент времени 0 градусов) и ток нарастает, то в момент 90° он достигнет своей наибольшей величины — амплитуды. Затем, уменьшаясь, ток в момент 180° вновь станет равным нулю (как и в момент 0°) и начнёт нарастать, но уже сменив направление. Этот, как его называют, отрицательный ток отмеряют вниз от горизонтальной оси — от оси времени. Достигнув отрицательной амплитуды в момент 270°, ток завершит период своих изменений, уменьшившись до нуля в момент 360°. Время в градусах, соответствующее тому или иному значению тока (напряжения, э.д.с.) принято называть его фазой. Этот краткий комментарий, как и сам график, относится к наиболее распространённому синусоидальному току, который нам в дальнейшем предстоит часто вспоминать.