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.
Первое. Магнитное поле выталкивает проводник с током, и направление выталкивания можно определить по правилу левой руки (Р-50). Если расположить левую руку так, чтобы ладонь смотрела в сторону северного полюса внешнего магнита, а вытянутые пальцы были направлены в ту же сторону, что и ток в проводнике (не забудьте, это условное направление тока, от плюса к минусу), то отогнутый большой палец покажет, в какую сторону будет двигаться сам проводник с током.
Второе. Подводя итог рассказанному ранее, можно в виде простенькой формулы записать, что сила F, с которой внешнее магнитное поле двигает проводник, будет тем больше, чем больше длина проводника, чем больше ток в нём и чем выше магнитная индукция В, созданная внешним магнитом в районе проводника. Скромная длина проводника I влияет на силу F наравне с главными электрическими и магнитными параметрами, поэтому желательно поместить в магнитное поле насколько это возможно длинный проводник. Именно так и поступают, но, конечно, не раздувая до неприличия размеры двигателя, а заменив одинокий проводник многовитковой обмоткой ротора.
ВК-119. Переменный ток (напряжение, э.д.с.), о котором в основном шла речь, — это синусоидальный ток, его изменения повторяют график, открытый древними математиками. Из точки пересечения двух осей, как из центра, была построена окружность, из точки, где с ней пересекался радиус R, провели две особые линии — линию синуса а и линию косинуса Ь. Вращая радиус R, записывали длину линий а и Ь для разных углов α — получилась таблица, по которой построили график и назвали его «синусоида».
Р-43. В ПРОСТЕЙШИХ ОПЫТАХ МАГНИТ ДЕМОНСТРИРУЕТ СВОИ СИЛЫ И СВОЁ ПОВЕДЕНИЕ. Куски железной руды, притягивающие другие железные предметы, люди находили ещё несколько тысячелетий назад. И наверняка очень удивлялись своим находкам. До этого притягивание в природе встречалось только в одном экземпляре — наша планета Земля притягивала к себе все предметы, все вещества, демонстрируя то, что мы сейчас называем гравитационное притяжение. А тут какая-то земная порода, какая-то руда, в отличие от всех других веществ, своим притяжением копирует способность огромной планеты. Этой породе с удивительными притягивающими силами ещё в древности дали имя магнит, но лишь триста лет назад начали серьезно её изучать. А к пониманию природы магнитных явлений пришли совсем уже недавно, начав лет сто назад. Сегодня выплавленные из этой породы (руды) железные магниты хорошо знакомы всем, часто их особенности впервые показывали удивлённой публике на школьных уроках. В нехитрых экспериментах можно увидеть, что внутри магнита складываются его магнитные силы, образуя два полюса и практически немагнитную среднюю область магнита (2, 3). Опыты позволяют увидеть, как взаимодействуют два полюса магнита, получившие названия «северный» и «южный» (4).
Третье. Но тут возникает новая проблема, она лучше всего видна на примере самой простой роторной обмотки, состоящей из одного витка, — на примере рамки (Р-51) в виде соединённых друг с другом и помещённых в магнитное поле двух горизонтальных проводов а и Ь. Попутно отметим, что рамка не какой-то особый элемент электродвигателя, а всего лишь маленькая хитрость, позволяющая дважды воспользоваться уже знакомым нам поведением одиночного проводника в магнитном поле. К дальнему концу этого проводника нужно подвести провод питания, и это делает проводник, идущий от «минуса» батареи. Но этот проводник можно не вести стороной, а поместить его в магнитное поле, чтобы поле и его выталкивало в нужную сторону. Так появляется рамка, оба горизонтальных проводника которой поле выталкивает именно так, чтобы рамка вращалась. А поскольку она вращается (в этом весь смысл двигателя), питающее напряжение к ней подводится через скользящие контакты и два металлических кольца, к которым эти контакты прижаты. Давайте рассматривать процесс с момента, показанного на рисунке Р-51. Проводник а (это тот, с которым мы поясняли правило левой руки на Р-50) выталкивается магнитным полем влево, то есть стремится вращать рамку против часовой стрелки. Проводник b (тот, который был просто соединительным проводом, подключающим проводник а к «минусу» батареи) выталкивается вправо, поскольку ток в нём идёт в противоположную сторону по сравнению с а. При этом проводник b тоже стремится вращать рамку против часовой стрелки. То есть пока всё в порядке, проводники a и b действуют согласованно, с удвоенной силой вращая рамку. Но давайте посмотрим на всё в конце первой половины оборота, когда рамка окажется в положении, показанном на Р-51.2. В этот момент направление сил, созданных внешним магнитным полем, уже не способствует вращению рамки против часовой стрелки, и, сделав свои первые полоборота, она остаётся неподвижной.