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.
Т-156. Почему резонансную частоту называют резонансной? Почему частоту, на которой выполняется условие XL = Хс, мы называем резонансной? Для начала вспомним, что частота, на которой выполняется условие XL = Хс, зависит от самой индуктивности L контура и от его ёмкости С: чуть изменишь один из этих параметров — и условие XL = Хс уже будет выполняться на другой частоте. А теперь вспомним, что нечто похожее мы наблюдали при возникновении свободных колебаний в LC-контуре. Частота колебаний в этом случае тоже определялась этими параметрами — индуктивностью L контура, его ёмкостью С, при их изменении менялась частота свободных колебаний. Эти два коротких воспоминания привели нас к ответу на поставленный вопрос. Частота fрез названа резонансной в связи с тем, что именно на этой частоте fрез мы наблюдаем не что иное, как резонанс (от латинского «резоно» — «откликаюсь») — совпадение частоты, на которой XL = Хс, с частотой свободных колебаний в контуре. При первом же поступлении энергии от внешнего генератора в контуре начинаются свободные колебания, и генератор поддерживает их, поскольку его частота точно такая же, как и частота этих свободных колебаний. Резонанс — вот что происходит при совпадении частоты генератора с частотой собственных колебаний в контуре, эти частоты равны и подсчитываются по одной и той же формуле.
Рассматривая события в колебательном контуре при резонансе, нужно отметить, что острота его резонансной кривой, так же как и продолжительность собственных колебаний в контуре, определяется его добротностью Q, которая растёт с уменьшением потерь (Р-112). Отсюда важный практический вывод: используя LCR-цепь в качестве фильтра и желая получить острую резонансную кривую, нужно уменьшать собственные потери в контуре, а также сопротивление Rвнс, вносимое в контур за счёт того, что часть энергии из него передаётся в другую электрическую цепь.
Здесь мы автоматически переходим к важнейшему для силовой электротехники процессу — к передаче энергии из одной цепи в другую и к особо популярному устройству, осуществляющему такую передачу, к трансформатору. Рассказ о нём завершит знакомство с набором простейших сложных цепей переменного тока.
Глава 15
Маленькие хитрости большой энергетики
Это характерно для многих, а может быть, даже для всех областей техники, но особо заметно там, где работает электричество. Гигантские машины, многотонные агрегаты, сложнейшие системы начинались с простейших опытов, с маленького приборчика, наконец-то ожившего на столе счастливого изобретателя. Катушка медного провода, возле которой Фарадей быстро перемещал магнит, превратилась в мощный электрогенератор, одна такая машина может накормить электричеством целый город. С небольших моторчиков, послабее, чем у нынешней электробритвы, начинались мощные ходовые двигатели большого авианосца или электровоза. Но такие превращения, конечно же, не происходили сами собой. И вполне объяснимо, что некоторые учебные книги знакомят своих читателей с современными достижениями электрической техники, начиная с известных уже много лет простых схем и процессов. Именно с них начинается путь к пониманию нынешних электрических шедевров.
Т-157. Трансформатор передаёт энергию из одной электрической цепи в другую без непосредственного контакта между ними. Используя явление взаимоиндукции (Р-74), можно передавать электрическую энергию из одной цепи в другую без непосредственного контакта между ними, то есть не соединяя их проводниками. Устройство, которое осуществляет такую передачу, это и есть трансформатор, в переводе с латыни — «преобразователь».
В простейшем случае трансформатор — это две обмотки, связанные общим магнитным потоком Ф (Р-76). В некоторых трансформаторах, главным образом высокочастотных (частота переменного тока сотни килогерц и выше), магнитный поток замыкается по воздуху. В низкочастотных трансформаторах (частота десятки и сотни герц, в том числе промышленная частота 50 герц) магнитный поток проходит через стальной или прессованный ферромагнитный сердечник — стержневой, замкнутый п-образный, ш-образный или кольцевой (Р-47). В трансформаторах часто бывает несколько обмоток, к одной обмотке (её называют первичной) подводится электрическая энергия от генератора, а с других обмоток (вторичных) энергия передаётся разным потребителям.