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-109. Индуктивность L катушки говорит о том, насколько эффективно она создаёт магнитное поле с помощью протекающего по ней тока. Единица индуктивности — генри, Гн. Итак, катушка может работать в режиме самообслуживания. При изменениях тока, который проходит по катушке, она сама создаёт меняющееся магнитное поле, которое в этой же катушке наводит электродвижущую силу — э.д.с. самоиндукции. Ещё раз напомним, что э.д.с. самоиндукции, как и любая другая наведённая э.д.с., пропорциональна скорости изменения магнитного поля, а значит, скорости изменения тока в катушке.
Проиллюстрируем это наглядным примером. По двум совершенно одинаковым катушкам идёт ток — по первой не очень большой, 1 ампер, по второй — огромный, 1000 ампер. Токи в катушках постепенно меняются, и через секунду ток в первой катушке составляет 6 А, во второй — 1001 А. Несмотря на эту устрашающую абсолютную величину (1001 А — это очень много), э.д.с. самоиндукции во второй катушке будет меньше, чем в первой. Потому что при наведении э.д.с. важна не абсолютная величина, а скорость её изменения.
Скорость изменения тока в первой катушке больше — здесь ток изменился на 5 ампер за 1 секунду, а во второй катушке — всего на 1 ампер за 1 секунду.
Величина э.д.с. самоиндукции зависит также и от самой катушки, от её способности создавать магнитное поле. Предположим, что по двум разным катушкам идёт одинаковый ток 5 А. При этом в первой катушке много витков, и ток 5 А создаёт в ней значительную магнитную индукцию В. Во второй катушке витков намного меньше, и такой же ток 5 А создаёт в ней значительно меньшую индукцию В. Давайте в обеих катушках за 1 секунду увеличим ток в 2 раза — магнитная индукция в районе катушек тоже увеличится в 2 раза. При этом в первой катушке скорость нарастания магнитной индукции будет значительно больше, чем во второй. И вывод: величина э.д.с. самоиндукции зависит не только от скорости изменения тока, но и от того, насколько эффективно катушка использует эти изменения. То есть от того, насколько эффективно она преобразует энергию меняющегося тока в энергию меняющегося машитного поля.
Об этих способностях катушки говорит её коэффициент самоиндукции, или, иначе, индуктивность, которая обозначается так же, как и сами катушки на схемах, буквой L. Единица индуктивности — генри, сокращённо Гн, она названа именем американского физика и инженера Джозефа Генри (1797–1878). Индуктивностью 1 генри обладает катушка, если при изменении в ней тока на 1 ампер за 1 секунду в катушке наводится электродвижущая сила самоиндукции в 1 вольт.
Т-110. Катушка запасает энергию в своём магнитном поле. Имея достаточно точные измерительные приборы, можно обнаружить странное, на первый взгляд, явление: если, замкнув выключатель, мгновенно подать напряжение на катушку, ток в катушке установится не сразу, он будет нарастать, может быть, и быстро, но постепенно (Р-62). И это объясняется так: при увеличении тока в катушке наводится э.д.с. самоиндукции, она направлена против растущего тока и притормаживает его нарастание. Когда ток достигнет своей нормальной, постоянной величины, он, естественно, перестанет расти, и при этом, конечно, исчезнет э.д.с. самоиндукции, которая только что противодействовала нарастанию тока.
ВК-129. При последовательном соединении катушки с резистором и конденсатора с резистором ток в каждой из этих двух цепей общий и величина его известна. Каждую пару напряжений можно сложить в простейшей геометрической фигуре и, пользуясь в итоге теоремой Пифагора, определить общее напряжение двух сдвинутых по фазе на 90 градусов напряжений, как гипотенузу прямоугольного треугольника. Задача этого и следующего рисунков (ВК-130) показать, что такое в принципе возможно.