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-131. Среди бессчётного множества процессов, которые происходят в мире, есть довольно большая группа, названная «свободные колебания». Их основа — физические, химические, биологические, социальные и иные колебательные системы. Каждая — это пара особым образом связанных накопителей какого-либо ресурса, например энергии. Они непрерывно обмениваются энергией, которую получила система, и в процессе этих свободных колебаний энергия собирается то в одном накопителе, то в другом.
ВК-132. Типичная колебательная система контур из Lк, Ск и условного Rк, отображающего неизбежные потери. Получив энергию при зарядке, конденсатор передаёт её катушке, она возвращает энергию обратно, и всё начинается сначала. Частота f0 этого обмена зависит от Lк, Ск, и уменьшив их, можно увеличить f0. А если удастся снизить потери (уменьшить Rк), то колебания будут затухать медленнее и продлятся дольше. В принципе то же самое происходит в других колебательных системах.
ВК-133. В колебательной системе возможен резонанс, когда внешний генератор подпитывает систему в такт с ее свободными колебаниями. В частности, за счёт резонанса могут в десятки и сотни раз вырасти напряжения на элементах Lк, Ск колебательного контура. В то же время в литературе описаны случаи, когда по мосту проходили большие подразделения солдат и из-за резонанса колебательной системы «мост» и ритма строевого шага происходили серьёзные разрушения. Иногда даже пишут, что мост рухнул.
ВК-134. Подключив последовательный контур LкCк к измерительному генератору и постепенно меняя его частоту, мы придём к частоте собственных колебаний контура f0, которую также называют резонансной fрез. На ней индуктивное и ёмкостное сопротивления равны, а так как они действуют друг против друга (одно напряжение отстаёт от тока, другое опережает его), то сопротивление контура резко падает до одного лишь сопротивления потерь Rк. В итоге резко растёт ток в цепи и с ним напряжения на Lк и Ск, поэтому весь процесс называют «резонанс напряжений».
Т-112. Электрическая ёмкость характеризует способность конденсатора, и вообще любого физического тела, накапливать электрические заряды. Единица ёмкости — фарад, Ф. Конденсаторы различаются формой пластин (обкладок), их площадью и диэлектриком, который находится между ними. Обкладки конденсатора сравнительно небольшой ёмкости выполняют в виде дисков, прямоугольников или вставленных друг в друга трубок. При большей и значительно большей ёмкости конденсатор часто выполнен в виде свёрнутых в спираль металлических лент. Способность конденсатора накапливать заряды, как уже говорилось, называется его электрической ёмкостью, она измеряется в фарадах, сокращённо Ф, и напоминает нам имя великого исследователя электричества: Майкл Фарадей. Это имя мы ещё не раз встретим в последующих разделах книги. В формулах и текстах конденсатор обозначается буквой С, так же, как и сам конденсатор на чертежах и схемах. Ёмкость 1 фарад имеет такой конденсатор, который под действием постоянного напряжения 1 вольт накопит на своих обкладках заряд 1 кулон. Коротко это можно записать так: 1 Ф = 1 К/1 В. Попутно отметим, что единица ёмкости фарад на протяжении многих лет была словом женского рода фарада, и в такой форме его можно встретить в книгах ещё не столь далёкого прошлого.
ВК-135. В параллельном контуре на низких частотах малоиндуктивное сопротивление, и оно шунтирует контур. На высоких частотах контур шунтирует ёмкостное сопротивление, которое здесь очень мало. Лишь на резонансной частоте fрез (она же f0) никто никого не шунтирует, общее сопротивление контура Z оказывается достаточно большим и общий ток LLCR через контур уменьшается. Но внутри параллельного контура общее сопротивление падает, а ток Lк, растёт, оправдывая название «резонанс токов».