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.
А где же переменное напряжение UL которое подводится к катушке L от генератора? Где эта первопричина всего происходящего — переменное напряжение, которое и создало переменный ток в катушке? Чему оно равно? Как меняется? Какое место занимает на общем графике?
Известно, что э.д.с. самоиндукции всегда препятствует изменениям тока — таков закон природы. И если хоть на мгновение оставить её один на один с этим током, то э.д.с. самоиндукции задавит породивший её ток (Т-8) и при этом, конечно, тут же погибнет сама — нет переменного тока в катушке, нет и самоиндукции.
Существует только одна сила, которая может поддерживать ток в цепи, противодействуя мешающей э.д.с. EL. Эта сила — внешнее напряжение UL, которое действует на катушке и представляет собой часть электродвижущей силы генератора. Чтобы скомпенсировать э.д.с. самоиндукции EL внешнее напряжение UL должно бить по ней (Т-8) в противофазе, то есть со сдвигом фазы на 180 градусов, на полпериода. Именно это и показано на объединённом графике Р-61.4, который рассказывает о действиях всех трёх героев сражения: UL, IL и EL. Напряжение UL на катушке всегда равно по величине и противофазно электродвижущей силе самоиндукции EL, то есть всегда действует в противоположную сторону. При этом ток IL как бы отстаёт от напряжения UL на 90 градусов — амплитуда тока появляется на четверть периода позже, чем амплитуда напряжения. Или, скажем иначе, напряжение на катушке индуктивности опережает по фазе ток в ней на 90 градусов.
Выбранная схема рассуждений не должна создавать представление, что UL и EL друг друга уничтожают, и ток IL течёт сам по себе. Нам пришлось очень упростить картину, на самом деле процесс сложный, динамичный, и только ещё одно упрощение помогает рассказать об этой динамике. Сначала появляется напряжение UL, за ним ток IL, и в результате его изменений наводится э.д.с. самоиндукции EL. Но помешать току она уже не может, её полностью подавляет напряжение UL. Это упрощённое описание подкреплено показаниями измерительных приборов: амперметр, включённый в цепь катушки, показывает ток IL, а подключённый к ней вольтметр — напряжение UL.
ВК-162. В последние годы много говорят про, как их называют, альтернативные источники энергии: ветер, солнечное излучение, морские приливы и другие. Уже есть заметные успехи: например, во многих районах появились большие серийного производства ветрогенераторы, работают приливные электростанции и зреют проекты значительно более мощных станций, реализуются смелые идеи использования тепла Земли. Можно надеяться, что альтернативные системы реально помогут мощной энергетике.
Р-62. Э.д.с., КОТОРАЯ ВСЕГДА ПРОТИВ. Есть огромное количество схем с катушками и конденсаторами, у каждой из них свои возможности и особенности. Но есть при этом немало особенностей, общих для целой группы схем. Так, например, в схемах с катушками при изменении тока наводится электродвижущая сила (э.д.с. самоиндукции), которую часто называют «противоэ.д.с.». Потому что эта наведённая э.д.с. всегда препятствует изменениям тока. Вы подключили катушку к генератору, в ней мгновенно, казалось бы, появился ток, который определяется напряжением генератора и сопротивлением катушки. Однако стабильная величина тока появится не сразу — в катушке будет наведена э.д.с., которая замедлит нарастание тока. А при выключении катушки ток в ней сразу не прекратится — противоэ.д.с. будет мешать его резкому уменьшению.
Т-135. Индуктивное сопротивление XL, как и обычное активное сопротивление R, говорит о том, какой будет ток при данном напряжении, однако, в отличие от R, мощности XL не потребляет. Теперь о соотношении между током и напряжением. Это соотношение автоматически устанавливается таким образом, чтобы мешающая току э.д.с. самоиндукции EL в точности уравновешивалась бы напряжением UL на катушке. С подобной автоматикой мы уже встречались: постоянное напряжение на последовательно соединённых резисторах автоматически распределялось так, чтобы ток во всей цепи был одинаковым. Вот пример работы автоматики в катушке, по которой идёт переменный ток. Допустим, что в какой-то момент напряжение UL увеличилось в два раза, и вместе с ним в соответствии с законом Ома в два раза увеличился ток. При этом, конечно, увеличилась и скорость его возрастания: если, например, раньше за 1 с ток нарастал до амплитуды 1 А, то теперь он будет за ту же секунду нарастать до 2 А, то есть скорость нарастания тока будет в два раза больше. А значит, возрастёт э.д.с. самоиндукции EL противодействующая изменениям тока, но рост её автоматически остановится, когда EL уравняется с напряжением UL.