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.
На рисунке Р-61 показан график такого переменного тока, видно, что он сдвинут по фазе относительно напряжения на конденсаторе, но при этом график тока имеет ту же форму (у графика такого вида есть собственное имя — «синусоидальный»), что и график самого напряжения. То, что всё получается именно так, требует некоторых пояснений.
ВК-156. Если вращать магнит по кругу, то он, притягивая другой магнит, заставит и его вращаться вместе с собой. Об этом можно сказать и иными словами, более близкими к тому, что нам покажет следующий рисунок: вращаясь по кругу, магнит создаст вращающееся магнитное поле, которое заставит вращаться находящиеся в нём намагниченные предметы.
Т-129. Замечательная математическая кривая синусоида была получена древними математиками, как результат несложных геометрических построений. В мире происходит бессчётное множество естественных и искусственных процессов, в которых одни какие-нибудь величины зависят от других каких-нибудь величин. Температура звезды зависит от плотности её вещества, вес зайца — от количества съеденной им травы, скорость автомобиля — от количества сжигаемого бензина, ток в цепи — от э.д.с. генератора и так далее. Зависимости эти бывают самые разные, в том числе описываемые очень простыми уравнениями и чрезвычайно сложными, которые, в свою очередь, могут быть представлены простыми или сложными графиками (Р-60).
Среди возможных зависимостей одной величины от другой особое место занимает та, которую мы называем «синусоидальная зависимость». Она была открыта очень давно при исследовании некоторых геометрических построений, но потом оказалось, что такая же синусоидальная зависимость наблюдается у самых различных природных явлений.
ВК-157. Равномерно расставим вдоль окружности три электромагнита и к каждому из них от системы трёхфазного тока подведём одно фазовое напряжение — они следуют друг за другом, и 50 раз в секунду их магнитное поле будет проходить полный круг. Это вращающееся магнитное поле могло бы крутить магнит в центре круга, но в реальном двигателе вместо магнита работает электромагнит, ток в котором наводят (а значит, и магнитное поле создают) сами три электромагнита, расположенных в статоре по кругу.
Думая о происхождении синусоиды, можно мобилизовать фантазию и представить себе, как неизвестный древний математик, отдыхая от своих размышлений о мирах где-то на берегу моря, нарисовал на песке круг, провёл через центр две перпендикулярные оси и, наконец, изобразил главную работающую деталь рисунка — радиус R своего круга.
Всё это была лишь подготовка к главному действию, которое, возможно, производилось из чистого любопытства. Действие состояло в том, что математик менял на рисунке положение радиуса R, как бы вращал его, и при этом выполнял два измерения — сначала измерял угол а между самим радиусом R и горизонтальной осью, а затем измерял длину линии М, которую он назвал линией синуса, — это был перпендикуляр, опущенный на горизонтальную ось из точки, где радиус R упирается в круг. Название «линия синуса» появилось, видимо, потому, что в переводе с латыни «синус» означает «дуга», а линия М находится рядом с дугой, на которую как бы смотрит угол а, с которого начинаются все измерения.
Итак, неизвестный нам древний математик вращает радиус на своей нехитрой геометрической конструкции, измеряет угол α (то есть угол наклона радиуса R) и записывает его в таблицу. Затем он сразу же измеряет соответствующую этому углу α длину линии М, то есть длину линии синуса, и результат тоже вносит в таблицу. В таблицу, правда, для удобства вносится не сама длина линии М, в таблицу вносится её отношение к радиусу, то есть M/R — число, которое показывает, какую часть радиуса R составляет М. Для угла 90 градусов, например, это соотношение равно единице, поскольку М полностью совпадает с радиусом R, они равны, то есть М = R и, значит, M/R = 1. Коротко это записывают так: sin 90° = 1. Для угла 45° отношение М/R примерно равно 0,7, для угла 30° отношение M/R = 0,5, то есть sin 45° = 0,7 и sin 30° = 0,5.