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.
ВК-154. Скин-эффект давно и широко используется в индустрии для поверхностной закалки некоторых изделий из стали или её сплавов. Есть детали, у которых очень важно иметь твёрдую износостойкую поверхность, и при этом их центральная часть должна оставаться не закалённой. Такая структура обеспечивает высокую прочность и долговечность при больших нагрузках. Поверхностная закалка позволяет получить нужную структуру валов, шестерён, элементов подшипников и многих других деталей.
Т-126. Активное сопротивление: ток и напряжение совпадают по фазе. Примером активного сопротивления может служить обычная электрическая лампочка. А вообще активным называют сопротивление, если оно уменьшает ток в цепи, препятствует движению зарядов и одновременно (это нужно отметить обязательно!) отбирает у них часть мощности.
Но разве бывает иначе? Разве может какой-либо элемент цепи препятствовать, мешать электрическому току и в то же время не отбирать у него энергию? Оказывается, может. Понятие активное сопротивление понадобилось именно потому, что есть элементы электрических цепей, которые оказывают сопротивление переменному току, но мощности при этом не отбирают. О таких элементах говорят, что у них реактивное сопротивление.
События на участке с активным сопротивлением беспрекословно подчиняются закону Ома в том виде, в каком он был установлен для постоянного тока. Поэтому и максимум тока наблюдается точно в тот же момент, что и максимум напряжения, то есть между током и напряжением нет никакого сдвига фаз.
Т-127. Под действием переменного напряжения через катушку индуктивности идёт переменный ток. Тот факт, что по катушке индуктивности пойдёт переменный ток, если подвести к ней переменное напряжение, не вызывает никаких сомнений — на катушку намотан металлический провод, а ток идёт по любому проводнику. В подтверждение мы можем показать, как через катушку идёт постоянный ток, например, от гальванического элемента. Однако то, что происходит в цепи катушки при переменном токе, определяется не только сопротивлением проводника, из которого эта катушка изготовлена. Потому что под действием переменного тока катушка будет создавать переменное магнитное поле, в ней будет наводиться э.д.с. самоиндукции и начнутся непростые процессы, в которых мы сможем разобраться чуть позже. А сейчас разберёмся в непростых процессах, которые происходят при подключении конденсатора к источнику переменного напряжения.
ВК-155. Электрическая энергия поставляется потребителям в виде трёхфазного напряжения. Его источник можно представить себе как генератор, где в магнитном поле вращаются три рамки, сдвинутые на угол 120 градусов. В результате генерируются три ЭДС, которые появляются со сдвигом во времени на 1/3 часть периода, то есть на 120 градусов. В целом три такие рамки дают в три раза большую мощность, чем одна, но для их вращения, естественно, нужна в три раза большая мощность двигателя.
Т-128. Под действием переменного напряжения в цепи конденсатора идёт переменный ток. Постоянный ток через конденсатор не проходит — в диэлектрике практически нет свободных зарядов, которые могли бы создавать ток, включение конденсатора в цепь постоянного тока равносильно разрыву этой цепи. Однако в момент, когда конденсатор заряжается или разряжается, ток в цепи идёт — заряды идут к обкладкам или уходят с них. И такое движение зарядов будет происходить в цепи не только при включении-выключении, но и при любом изменении напряжения на конденсаторе. Увеличится напряжение — пойдут на обкладки дополнительные заряды и на какое-то мгновение появится зарядный ток в цепи. Уменьшится напряжение — и часть зарядов уйдёт с обкладок, появится кратковременный разрядный ток, то есть ток обратного направления.
Нетрудно представить себе, что произойдёт, если подвести к конденсатору переменное напряжение. Поскольку напряжение непрерывно меняется, то конденсатор будет непрерывно заряжаться и разряжаться, а значит, в цепи конденсатора будет непрерывно идти ток. Через диэлектрик заряды, как всегда, не проходят, они лишь двигаются к обкладкам конденсатора (напряжение на конденсаторе растёт, конденсатор заряжается) или с обкладок (напряжение на конденсаторе падает, конденсатор разряжается). Это движение зарядов как раз и есть переменный ток в цепи конденсатора.