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.
ВК-120. Обнаруженная математиками табличная зависимость длины некоторых линий от угла поворота радиуса в определённом геометрическом построении даёт повод поразмышлять о том, что есть математика. Оказалось, что синусоида описывает немало процессов, которые как бы сами по себе происходят в природе. Если бы древние математики смогли заглянуть в наши дни, они были бы потрясены тем, что их синусоида точно описывает переменный ток, который создают тысячи мощных генераторов.
Р-44. НАТЁРТАЯ СТЕКЛЯННАЯ ПАЛОЧКА, ЕСЛИ РАЗМАХИВАТЬ ЕЮ, СТАНОВИТСЯ МАГНИТОМ. Примерно двести лет назад было сделано открытие, которое в итоге привело к новому пониманию взаимодействий электричества и магнетизма. Это новое понимание в результате серьёзных экспериментов стало основой будущей электроэнергетики. В итоге обогатив нас мощными электродвигателями и генераторами электрической энергии. Как стало вскоре понятно, сделанное открытие помогло прийти к выводу, что, так сказать, независимого магнита вообще не существует, магнитные свойства и, следовательно, магнитное поле появляются при движении, при перемещении электрического заряда. Первое, что было обнаружено, — это появление магнитного поля вокруг проводника, по которому идёт электрический ток, то есть движутся заряды (1, 2). Направление магнитного поля в этом случае определяется по правилу буравчика, или по правилу часов (3). Сделав из проводника с током виток (4) и собрав из нескольких последовательно соединённых витков катушку (5), можно получить электромагнит, который будет создавать такое же примерно магнитное поле, как и постоянный стержневой магнит (Р-43.3).
Четвёртое. Выход из этого, казалось бы, безвыходного положения очень прост. Если после завершения каждого полуоборота менять направление тока в проводах рамки, то силы магнитного выталкивания этих проводов каждые пол-оборота тоже будут менять своё направление и непрерывно будут вращать рамку в одну и ту же сторону. Для того чтобы направление тока автоматически менялось в нужный момент, достаточно произвести некоторое изменение в системе скользящих контактов. Они должны скользить не по двум окружностям, каждая из которых всегда связана с одним из проводов — а или Ь. Вместо двух колец в контактной системе теперь будут тоже связанные с этими проводами два полукольца, и скользящие по ним контакты, связанные с «плюсом» и «минусом» батареи, будут поочередно подключаться к этим полукольцам (Р-52). Именно поочередно — половину оборота «плюс» батареи подключён к одному полукольцу, а «минус» к другому; в следующую половину оборота полукольца, вращаясь вместе с рамкой, меняются местами, и к тому, которое получало «плюс», теперь подводится «минус». В итоге батарея будет направлять ток по проводам рамки то в одну сторону, то в другую, и согласно правилу левой руки провода a и b всегда будут выталкиваться магнитным полем так, чтобы рамка вращалась в одну сторону. Вся эта система контактных полуколец называется «коллектор» (от латинского «коллект» — «собирать»), а скользящие по ним пружинящие контакты называют «щётками», чаще всего они сделаны из графита и прижаты к коллектору пружинами. Как правило, у двигателей в коллекторе не два полукольца, а 5-10 пар коллекторных пластин, к каждой паре подключена своя «рамка» — часть обмотки ротора. Включается эта часть обмотки своей парой коллекторных пластин на время, когда магнитная сила выталкивания вносит самый большой свой вклад во вращение ротора. Рисунок Р-52 помогает понять, как работает коллектор в случае самого простого ротора — одной рамки.
Пятое. Как всегда, нужно всеми силами повышать магнитную индукцию В, от которой напрямую зависит сила F, а значит, и работоспособность двигателя. Поэтому всю неподвижную часть мотора (статор) и его вращающийся узел (ротор) делают из стали, добиваясь минимально возможного зазора между этими двумя узлами двигателя. Для этого, например, в роторе делают пазы, в которые укладывают роторную обмотку, чтобы она не выступала за пределы стальной части и не вынуждала конструкторов увеличивать зазор между ротором и статором.