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.
Нечто похожее происходит и в цепи с катушкой индуктивности, и об этом будет рассказано незамедлительно.
То, что нам недавно продемонстрировал конденсатор, могло показаться большой неожиданностью. Было известно, что через диэлектрик ток пройти не может, а тут, оказывается, в цепи конденсатора под действием переменного напряжения прекрасно идёт переменный ток и, больше того, соблюдается закон Ома, придуманный для цепей переменного тока.
ВК-161. Основные двигатели на электростанциях — паровые турбины. Они работают с генераторами мощностью от 50 тысяч до 1,5 миллиона киловатт и получают пар из котла, где сжигается мазут, уголь, газ или используют распад атомных ядер. Про важную особенность паровых турбин лучше скажут цифры: в мире более 20 крупных предприятий, занятых разработкой и производством турбин, на каждом работает 5-10 тысяч человек, гарантируется непрерывная работа турбины до капитального ремонта 100 000 часов, то есть более 11 лет.
Р-61. ОБЪЯСНИМЫЕ СТРАННОСТИ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. Большой специальный раздел математики работает с векторами. Это короткие отрезки прямых линий в виде стрелки — они в определённом масштабе могут отображать самые разные силы и направление их действия. В качестве примера можно назвать силы, двигающие самолёт (1) или несколько разных напряжений, в том числе со сдвигом фазы (2). Особо интересны цепи переменного тока с катушкой (3) и конденсатором (4), где появляется сдвиг фаз между током и напряжением. Если конденсатор С включить в цепь, где действует переменное напряжение Uc, то оно будет непрерывно заряжать и разряжать конденсатор и в его цепи будет непрерывный переменный ток Iс. Его величина зависит от скорости изменения напряжения Uc, и, всмотревшись в графики Uc и Iс, можно заметить, что ток опережает напряжение по фазе на 90 градусов. Об этом же говорит векторная диаграмма векторов Uс и Iс, которая как всегда вращается против часовой стрелки, — наблюдатель сначала видит вектор тока, а через четверть периода вектор напряжения. Аналогичную, но, правда, более сложную картину можно наблюдать в цепи с катушкой индуктивности L. При изменении тока IL меняется её магнитное поле и в самой катушке наводится э.д.с. самоиндукции EL (синяя пунктирная линия на графике), которая опережает ток на 90 градусов. Её может подавить поступающее от генератора напряжение UL, которое противодействует электродвижущей силе EL, то есть сдвиг фаз между UL и EL составляет 180 градусов. Естественно, что при этом напряжение UL отстаёт по фазе от тока IL на 90 градусов.
От катушки индуктивности никаких неожиданностей вроде бы не ждёшь — шёл через неё постоянный ток от гальванического элемента, пойдёт и переменный, ну пусть с какими-нибудь своими особенностями. Вместе с тем, катушка в цепи переменного тока ведёт себя, на первый взгляд, ещё более странно, чем конденсатор.
Как это было в цепи с конденсатором С, то, что происходит в катушке L, когда по ней течёт переменный ток, объясняют два знакомых нам графика на рисунке Р-60 и сделанный из них очень важный вывод: «График скорости изменения синусоиды это тоже синусоида, но сдвинутая по фазе на четверть периода (на 90 градусов)». Правда, в случае с катушкой объяснение усложняется тем, что здесь три главных действующих лица, а в цепи с конденсатором их было только два — переменное напряжение и переменный ток.
Предположим, что в катушке L течёт переменный ток IL, и посмотрим, каким при этом будет напряжение UL на катушке. Вспомните, что если в катушке меняется ток, то в ней наводится э.д.с. самоиндукции, обозначим её EL. Поскольку ток IL меняется непрерывно, то и э.д.с. EL существует всё время, её величина, как всегда, зависит от индуктивности катушки и от скорости изменения тока IL. Исходя из этого, можно построить два сдвинутых на 90 градусов графика — тока IL и э.д.с. самоиндукции EL (Р-61.4).