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.
Глава 12
Семь простейших сложных цепей переменного тока
Многие известные писатели и драматурги названия своих произведений или отдельных глав в них начинали с числительного. Вспомните: «Двенадцатая ночь», «Пять вечеров», «Три сестры», «Четвёртый позвонок», «Двенадцать стульев» — список большой. Вдохновлённый примером мастеров, автор в поисках названия для этой главы сразу же поставил в начале числительное, а затем, стараясь не перегрузить читателя, лишь менял это числительное в сторону уменьшения. В итоге осталась великолепная семёрка — семь поучительных примеров, семь электрических цепей переменного тока, которые мы назвали сложными не по их конфигурации или по числу элементов, а по тем процессам, которые в них происходят. В эту семёрку входят цепи, в которых один резистор R (1), один конденсатор С (2) или одна катушка индуктивности L (3). Их дополняют два соединения RC (4) и RL (5), а также всемирно известный комплект LCR (6) по имени «колебательный контур».
Седьмая сложная цепь, а именно трансформатор (7), выделена, как говорят финансисты, отдельной строкой, она появится в наших заметках несколько позже.
Т-138. Из семи включённых в список сложных цепей нам осталось познакомиться всего лишь с тремя. Многие читатели, просматривая введение к этой главе, наверняка обратили внимание на то, что с некоторыми представителями «великолепной семёрки» нет смысла знакомиться, поскольку мы с ними уже знакомы или познакомимся чуть позже. И действительно, знакомство с трансформатором отложено, а цепь переменного тока с одним активным сопротивлением R попала в нашу семёрку, так сказать, для порядка, чтобы вместе с Хс и XL закрыть тему одиночных сопротивлений в цепи переменного тока. У резистора R, как известно, напряжение и ток совпадают по фазе, для него при переменном токе, как и при постоянном, легко пользоваться законом Ома, вычислять мощность и работу, главное — не забывать, что ты имеешь дело с эффективным значением переменного тока и переменного напряжения. Что касается цепей с конденсатором С или с катушкой L (сопротивления Хс или XL), то про них было достаточно подробно рассказано (Р-61, Т-132 и далее). С учётом всего этого, мы сейчас перейдём к оставшимся трём сложным цепям переменного тока.
Т-139. Напряжение, действующее на последовательных цепях RC или RL, можно найти с помощью векторных диаграмм. Начнём с напоминания о том, что во всех участках последовательной цепи идёт один и тот же ток (Р-65), в последовательной RС-цепи мы называем его IRC. Вектор этого тока, как в своё время вектор IR, располагаем по горизонтальной оси — считайте, что мы так договорились. Первый вектор можно в принципе расположить как угодно, главное, чтобы все остальные векторы на диаграмме были правильно пристыкованы к этому первому вектору. Точно так же, как IRC, направлен вектор напряжения UR на активном сопротивлении R, то есть это напряжение совпадает по фазе с током. Напряжение Uc на конденсаторе С отстаёт от тока на 90°, его вектор, как и раньше, направлен вниз.
Теперь остаётся главное — нужно найти неизвестное пока общее напряжение на всей RС-цепочке. Сделать это можно чисто графически, используя правило сложения векторов (Р-61, Р-65). Примерно так же мы построим векторную диаграмму для последовательной RL-цепи — главное отличие здесь в том, что вектор напряжения UL опережает вектор тока IRL и поэтому откладывается от нуля вверх.
Т-140. При параллельном соединении элементов RC или RL векторная диаграмма строится на основе общего напряжения, а не общего тока. При параллельном соединении элементов цепи RC или RL токи в отдельных ветвях могут различаться, но на параллельных элементах цепи обязательно действует одно и то же напряжение. Его и удобно взять за основу при построении векторной диаграммы, которая в итоге должна показать общий ток IRC или IRL.