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.
Движущийся в магнитном поле проводник — это фактически генератор, и, ещё раз отметим, если к нему подключить замкнутую внешнюю цепь, то в ней пойдёт ток с условным направлением от «плюса» к «минусу».
Как видите, правила правой и левой руки в чём-то похожи. В обоих случаях ладонь обращена к северному полюсу магнита, большой палец в обоих случаях указывает направление перемещения проводника, а вытянутые четыре пальца — направление тока. Из-за этой похожести иногда возникает путаница: там, где нужно воспользоваться правилом правой руки, применяют правило левой руки, и наоборот. Можно предложить простой мнемонический приём (от греческого слова «мнемоникон» — «искусство запоминания»), который поможет избежать этой ошибки. Представьте себе, что оба правила открыл левша, у которого левая рука ловче и сильнее правой. Открыл он эти правила и обрадовался — оказалось, что, оценивая силу F выталкивания проводника из магнитного поля, нужно применять правило сильной левой руки. «При магнитном выталкивании проводника вся сила в левой» — гордо сообщил левша своим ученикам, и они уже никогда не ошибались в выборе правила.
ВК-123. Под действием переменного напряжения происходит непрерывный заряд-разряд конденсатора, в его цепи идёт переменный ток. Поэтому конденсатор можно рассматривать как некое ёмкостное сопротивление Хс и применить для данного участка цепи закон Ома. Сопротивление Хс тем меньше, чем больше ёмкость С, то есть чем больше зарядов идёт на обкладки или уходит с них. Сопротивление Хс падает также с увеличением частоты — при этом больше зарядов движется в цепи за секунду.
Т-104. Чем быстрее проводник пересекает магнитное поле, тем больше э.д.с., наведённая в этом проводнике. Величина э.д.с. Е, наведённой в генераторе (пока его роль у нас выполняет движущийся в магнитном поле проводник), зависит от индукции В внешнего магнитного поля и от длины проводника, в котором эта э.д.с. наводится. Ну и, конечно, величина наведённой э.д.с. зависит от скорости, с которой мы перемещаем проводник в магнитном поле. Или, точнее говоря, э.д.с. зависит от скорости, с которой проводник движется поперёк магнитного поля, пересекает это поле.
Обратите внимание на разницу определений «Проводник движется в магнитном поле» и «Проводник пересекает магнитное поле». Дело в том, что электродвижущую силу наводит не любое движение проводника, не его перемещение куда угодно, а движение именно поперёк поля, перпендикулярно условным магнитным линиям, соединяющим северный полюс внешнего магнита с южным. Если двигать проводник вдоль этих линий, то в нём э.д.с. вообще не наведётся, если двигать проводник под углом, то величина наведённой э.д.с. определится не общей скоростью, а лишь той её составляющей, которая пересекает поле.
ВК-124. Под действием переменного напряжения в катушке идёт переменный ток, и поэтому её представляют индуктивным сопротивление XL. Оно растёт с увеличением индуктивности L и частоты f. Соотношение между током, напряжением на катушке и её индуктивным сопротивлением определяет закон Ома. Катушка и конденсатор мощности не потребляют, за что они и названы реактивными сопротивлениями. Получив энергию в своё магнитное или электрическое поле, они туг же отдают её обратно.
Структура магнитного поля такова, что когда проводник движется вдоль условных магнитных линий, соединяющих северный магнитный полюс с южным, то этот проводник всё время пребывает в неизменных магнитных условиях, и никакого изменения внешней магнитной обстановки он не ощущает (Т-8). А вот когда проводник пересекает магнитное поле, то он всё время как бы чувствует (Т-8) изменение поля, и именно это изменение приводит в итоге к индукции, к наведению э.д.с. Коротко говоря, электродвижущая сила наводится в проводнике при изменении магнитного поля, в котором находится проводник. При этом кроме механического перемещения проводника есть другие возможности изменять окружающее его магнитное поле, и все они приводят к наведению в проводнике электродвижущей силы.
Т-105. Чтобы увеличить наведённую э.д.с. можно свернуть проводник в катушку или (и) быстрее менять магнитное поле. Повторим еще раз: для того чтобы в проводнике навелась э.д.с., можно двигать его в магнитном поле или, что то же самое, магнитное поле двигать относительно проводника. Во всех случаях, чтобы увеличить наведённую электродвижущую силу Е, достаточно увеличить длину проводника или просто использовать давно известную нам хитрость: вместо одиночного провода взять катушку с большим числом витков. Если рядом с этой катушкой быстро двигать магнит, то вольтметр, подключённый к ней, будет отклоняться весьма заметно, сообщая, что в катушке индуцировалась, то есть навелась, немалая э.д.с. Электродвижущая сила, наведённая в одном витке, скорее всего, невелика, но все витки, по сути дела, соединены последовательно, и все наведённые в них небольшие э.д.с. суммируются. Этим катушка напоминает батарею из последовательно соединённых гальванических элементов.