юный радиолюбитель (В.Г. Борисов Юный Радиолюбитель (позновательная книга)), страница 4

Такой ток называют постоянным и обозначают латинской буквой Е Его можно изобразить графически, как показано на рис. 8. Точка пересечения го- Ряс. 8. Графическое изображение постоянно- го тока 11 ризонтальной и вертикальной осей, обо- значенная нулем, является исходной для графического изображения времени и количесгвенного значении тока в элек- трической цепи.

О чгм может рассказать этот график? Сначала (отрезок времени Оа) тока в це- пи вообше нет (ток равен нулю), так как к источнику тока не был подключен внешний участок цепи. Ток появился, когда цепь замкнули (точка а). Он бы- стро возрос до некоторого значения (точта б) и не изменялся до тех пор, по- ка цепь была замкнуча (точка в).

Когда цепь разомкнули, ток мгновенно пре- кратился (точка ~). Если электрическую цепь снова замкнуть, в ней опять по- явшся ток. Так примерно выглядит гра- фик тока, текушего через лампу назшли- вания карманного электрического фона- ря, когда его включают на короткие промежугки времени. Через соединительные проводники и нить лампы накаливания, изобра- женные на рис. 7, элекгроны лвнж)эся слева направо — от минуса к плюсу. Но если полины элемента поменять места- мн, тгя.да электроны в том же внешнем участке цепи потекуг справа налево, так как теперь минус окажется на правом конце уастка цени, а плюс-на левом. Изменится только направление движе- ния электронов, но ток и в этом случае будет постоянным, А если полюсы источника тока ме- нять местами очень быстро и к тому же ритмично? В этом случае электроны во внешнем участке цепи тоже булут попе- ременно изменять направление своего движения.

Сначала они потекут в одном направлении, затем, когда полюсы по- меняют местами, в другом, обратном предыдушему, потом вновь в прямом, опять в обратном и т.д. Во внешней це- пи будет течь уже не постоянный, а как бы переменный ток. Зипомии; в про«одпх электр«ос«ети- тельной сети течет переменный июх. а ие погзлснниий, как в цепи электриче- ского карманного фонаря. Его выра- батывают машины, называемые генера- торами переменного тока. Знаки элек- трических зарядов на полюсах генерато- ра непрерывно меняются. но не скач- ком, как в нашем примере, а плавно. Заряд того полюса генератора, который в некоторый момент времени был поло- жительным, начннвег убывать и через далю секунды становится отрица- тельным; отрицательный зарял сначала 12 возрастает, потом начинает убывать, пока снова не окажется положительным, и т.д.

Одновременно меняется знак заряда и друго~о полюса. При этом напряжение и значение тека в электрической цепи также периодически изменяются. Графически переменный ток изображают волнистой линией — синусоидой, показанной на рис. 9. Здесь вертикальная ось со сгрелкой, направленной вверх, соответствует одному направлению тока, названному мною «туда», а вниз — другому направлению тока, обратному первому; «обратно». О чем может рассказать такой график? Ток в цепи появляется в момент времени, обозначенный на графике точкой а. Он плавно увеличивается и течет в одном направлении — «туда», достигая наибольшего значения (точка б), и также плавно убывает до нуля (точка в).

Исчезнув на мгновение, ток вновь появляется, плавно возрастает и протекает в цепи, но уже в противогюложном направлении-«обратно». Достигнув наибольшего значения (точка г), он снова уменьшается до нуля (точка д). И далее ток, также последовательно возрастая и уменьшаясь, все время меняет свои направление и значение.

При переменном токе электроны в проводнике как бы колеблются из стороны в сторону. Поэтому переменный ток называют также электрическими колебаниями. Одним полным, или законченным, колебанием тока принято считать упорядоченное движение электронов в проводнике, соответствуняцее участку графика от а до д нли от в до ж (рис. 9).

Время, в течение которого происходит одно полное колебание, называют периодом, время половины колебания — иолупериодом, а наибольшее значение тока во время каждого полупериода — амплитудой. Рнс. 9. Графическое изображение переменно- го тока ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ: КАКАЯ МЕЖДУ НИМИ СВЯЗЬ? Непосредственную связь между электричеством и мм нетизмом открыл в 1819 г.

датский профессор физики Ганс Эрстед Проводя опыты, ученый обнаружил, что всякий раз, когда он включал ток, магнитная стрелка, находящаяся поблизости от проводника с током„стремилась повернуться перпендикулярно проводнику, а когда выключал, магнитная стрелка возврапга- Ряс. !О.

При изменении направхевня тока в проводнике меняеюя и направление линий маг- нншого поли 13 Переменный ток выгодно отличается от постоянного тем„что он легко поддается преобразованию. Так, например, при помощи специального устройства— трансформатора -можно повысить напряжение переменного тока или, наоборот. понизить его. Переменный ток, кроме того, можно выпрямить -преобразовать в постоянный ток. Этн свойства переменного тока ты будешь широко использовать в своей радиолюбительской практике. Все то, о чем я рассказал тебе сейчас, знает каждый старшеклассник и, разумеется. каждый радиолюбитель. Ты пользуешься благамн электричества, иногда лаже расточительно, не задумываясь над тем, что ученые всего-навсего каких-нибудь лет 100 назад только-только нащупали пути практического использования этого щедрого дара природы.

лась в исходное положение. Ученый сделал вывод: вокруг проводника с током возникает мшнитное поле, которое воздействует на мшнитную стрелку. Ты можешь в этом убедиться, если сам проведешь аналогичный опыт. Для этого потребуются: батарея гальванических элементов, например 333бЛ, миниатюрная лампа накаливания, предназначаемая для карманного электрического фонаря, медный провод толщиной 0,2 — 0,3 мм в эмалевой, хлопчато-бумажной или шелковой изоляции и компас.

С помощью отрезков провода, удалив с их концов изоляцию, подключи к батарее лампу накаливания. Лампа вторит, потому что образовалась электрическая цепь. Батарея в данном случае является источником питания этой цепи. Полнесн один из соединительных проводников поближе к компасу (рис 10) и ты увидишь, как его магнитная стрелка сразу же станет поперек проводника. Она укажет направление круговых магнитных силовых линий, рожденных током. Наиболее сильное магнитное поле тока будет возле самого проводника.

По мере улаления от проводника магнитное поле, рассеиваясь, ослабевает. А если изменить направление тока в проводнике, поменяв местами подключение его к полюсам батареи? Изменится и направление магнитных силовых линий — магнитная стрелка повернется в другую сторону. Значит, направление силовых линий магнитного поля, возбуждаемого .юком, зависит от направления тока в проводнике. Какова в этих опьпвх роль лампы накаливания? Она служит как бы индикатором наличия тока в цепи. Она, кроме того, ограничивает ток в цепи. Если к батарее подключить тальке проводник, магнитное поле тока станет сильнее, ио батарея быстро разрядится. Если в проводнике течет постоянный ток неизменного значения, его магнитное поле также не будет изменяться. Но если пж уменьшится, то слабее сганет и его магнитное поле.

Увеличится ток— усилится его магнитное поле, исчезнет ток — магнитное поле пропадет. Словом, так и его магнитное пеле неразрывно связаны и взаимно-зависимы. Магнитное поле тока легко усилить, если проводник с чаком свернуть в катушку. Силовые линии магнитного паля .какой катушки можно сгустить, если внутрь ее поместить гвоздь или железный стержень. Такая катушка с сердечником сганет электромагнитом, способным притягивать сравнительно тяжелые железные предметы (рис.

11). Это свойство тока используется во множестве электрических приборов. А если магнитную стрелку поднести к проводу с переменным током? Он» станет неподвижной, даже если провод свернуть в кату1пку. Значит ли это, что вохру~ проводника с переменным током нет магнитного поля? Магнитное поле есть, но оно тоже переменное. Магнитная же стрелка не будет отклоняться только вследствие своей «неповоротливесгиэ-инерционности, она не будет ус- с, и Рнс ! Г. Праведник с токам, свсрнутыГ1 в лагу иху, становится электреышиитом певать следовать за быстрыми изменениями магнитно1 о поля.

Первый электромагнит, основные черты которого сохранились во многих современных электрических приборах, например в электромагнитных реле, излучателях головных телефонов, изобрел английский ученый Стерджен в 1821 г. А спусгя дла десятилетия после этого события французский физик Андре Ампер сделал новое, иаключительно важнее по таму времени открытие.

Он опытным путем установил, что даа параллельно расположенных проводника, по которым течет ток, способны совершать механическую работу: если ток в обоих проводниках течет в одном направлении, то они притягиваются, а если в противоположных, етталкиаанпся. Догадываешься, почему так происходит? В первом случае, когда направление тека в обоих проводниках одинаково, их магнитные поля, также имеющие одинаковое направление, как бы стягиваююя в единое поле, увлекая за собой проводники. Во втором случае магнитные поля вокруг проводников, имеющие теперь противоположные направления, отталкиваются и тем самым раздвигают проводники.

В первой половине прошлого столетия ценнешпий вклад в науку внес английский физик-самоучка Майкл Фарадей. Изучая связь между электрическим т.оком и магнетизмом, он открыл явление элекнцхииагнитней индукции. Суть его заключается в следующем. Если внутрь катушки нз изолированной проволоки быстро ввести магнит„стрелка электроизмернтельного прибора, подключенного к концам катушки, на мгновение отклонится от нулевой отметки на шкале прибора 1рис.

12,а).- При таком же бысграм движении магнита внутри катушки, но уже в обратном направлении, стрелка прибора гакже быстро отклонится в противоположную сторону (рис. 12,6) и вернется в исходное положение. Вывод мог быль один: магнитное пеле пересекает провод и возбуждает (ицдуци руст) в нем движение свободных электронов — электрический ток. Впрочем, можно поступить иначе: перемещать не магнит, а катушку вдоль неподвижного магнита. Результжт будет такой же.