16 | 10 | 2018
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3770
Просмотры материалов : 8944807

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 15 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Юному радиолюбителю 2 PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
12.10.2016 16:33

движение электронов в упорядоченное, заставить их лавиной двигаться в одном направлении.

А в некоторых веществах почти нет свободных электронов, так как они прочно удерживаются ядрами. У молекул и атомов этих тел трудно «отобрать» или «навязать» им лишние электроны. В таких веществах нельзя создать электрический ток.

Все вещества, в которых можно создать электрический ток, называют проводниками, а те вещества, в которых нельзя создать ток, — непроводниками тока, изоляторами

или диэлектриками. Кроме металлов, проводниками являются уголь, растворы со-

лей, кислоты, щелочи, живые организмы, земля и многие другие вещества г. Изоляторами являются воздух, стекло, парафин, слюда, фарфор, резина, пластмассы, различные смолы, маслянистые жидкости, сухое дерево, сухая ткань, бумага и другие вещества. Есть еще группа материалов, именуемых полупроводниками. К ним относятся, например, германий, кремний. По проводимости тока они занимают среднее место между проводниками и изоляторами. Считавшиеся когда-то непригодными для практи-

ческих целей, сейчас они стали основой всех современных полупроводниковых приборов. Каким образом в проводнике, например в нити накала электри ческой лампочки, заставить обилие свободных электронов двигаться упорядоченно, в одном направлении? Для этого надо искусственным путем создать на концах проводника разные электрические заряды, или, как говорят, разность потенциалов, подключив

их, например, к полюсам источника тока. Наиболее простой химический источник тока — гальванический элемент (рис. 9) состоит из цинковой и медной пластинок, помещен-

ных в электролит — раствор соли или кислоты, например серной. Как и в элементе Вольта, в результате химической реакции, происходящей между пластинками-э лектродами и электролитом, на цинковом электроде образуется избыток электронов —<

отрицательный заряд, а на медном электроде возникает недостаток электронов — положительный заряд. Говорят, что между электродами элемента действует электродвижущая сила (сокращенно э. д. с), напряжение или разность потенциалов.

Термины «напряжение» и «разность потенциалов» обозначают одно и то же явление. Они, как и термин «электродвижущая сила» — очень близкое к ним понятие, широко используются в технической терминологии.

Ты уже знаешь, что полюсы элемента обозначают знаками плюс и минус. Эти знаки ты видел, например, возле жестяных полосок батарейки, предназначенной для карманного электрического фонарика. Между прочим, эта батарейка также состоит из гальваниче-

ских элементов, только сухих. Там их три. Несколько элементов, соединенных между собой, и называют батареей. Как только мы подключим концы проводника к полюсам элемента или батареи, составленной из гальванических элементов, получится

замкнутая электрическая цепь. По ней, как по мостику, электроны будут двигаться туда, где имеется недостаток в них, т. е. от отрицательного полюса к положительному. Это и

есть упорядоченное движение свободных электронов в проводнике — электрический ток. Он течет через проводник потому, что в цепи существует электродвижущая сила, имеется электрическое напряжение. Существовать ток будет до тех пор, пока электри-

ческая цепь замкнута и Действует элемент. Если цепь разорвать, ток в проводнике прекратится. Одновременно скажем, что эту электрическую цепь можно разделить на два основных участка: внешний и внутренний. К внешнему участку цепи относится все, что подключается к полюсам источника тока, а к внутреннему участку — та часть цепи,

которая заключена внутри самого источника тока. Запомни: замкнутая электрическая цепь — обязательное условие для существования в ней тока. В разомкнутой цепи ток не

течет. Можно сообщить разноименные заряды двум изолированным друг от друга телам, например шарикам, подвешенным на шелковых нитках. Шарики будут притягиваться друг к другу, но тока между ними не будет, так как их разделяет изолятор — воздух.

Хотя электроны в проводнике движутся от отрицательного полюса, где избыток их, к положительному полюсу, где недостаток в них, однако и сейчас, как в прошлом веке, принято считать, что ток течет от плюса к минусу, т. е. в направлении, обратном дви-

жению электронов. Ты можешь спросить: почему бы сейчас не узаконить правильное

направление тока? Дело в том, что это потребовало бы переработки громадного количества технической литературы. Условное направление тока, кроме того, положено учеными в основу ряда существующих правил, связанных с определением многих электрических явлений. В то же время такая условность никаких особых неудобств

не создает, если твердо помнить, что направление тока противоположно направлению движения электронов.

В разобранном нами примере ток во внешней цепи течет все время, пока действует элемент, в одном и том же направлении. Такой ток называют постоянным.

Постоянный ток можно изобразить графически, как показано на рис. 10. Здесь по горизонтальной оси графика отложено в определенном масштабе время, а по вертикальной — величина тока, проходящего по проводнику. Точка перекрещения осей обозначена нулем и является исходной для отсчета времени и величины тока.

О чем может рассказать этот график? Сначала (участок 0а) тока в проводнике нет (он равен нулю), так как источник тока не подключен к проводнику. Ток появился, когда цепь замкнули (точка а). Он быстро возрос до некоторой величины (точка б) и не изменялся до тех пор, пока цепь была замкнута (точка в). Когда цепь разомкнули, ток быстро стал уменьшаться и исчез совсем (точка г). Если электрическую цепь снова замкнуть, в ней опять появится ток. Так примерно выглядит график тока, текущего через лампочку карманного электрического фонарика, когда его включают на короткий

промежуток времени. Через соединительные проводники и нить накала лампочки,

изображенные на рис. 9, электроны движутся слева направо — от минуса к плюсу. Но если полюсы элемента поменять местами, электроны в проводнике потекут справа налево, так как теперь минус окажется иа правом конце проводника, а плюс — на левом.

Изменится только направление' движения электронов, но ток и в этом случае будет постоянным. А если полюсы источника тока менять местами очень быстро и к тому же ритмично? В этом случае электроны в проводнике тоже будут попеременно изменять направление своего движения. Сначала они потекут в одном направлении, затем, когда полюсы поменяют местами, — в другом, обратном предыдущему, потом вновь в пер-

вом, опять в обратном и т. д. В проводнике будет течь уже не постоянный, а переменный ток. Ты, вероятно, знаешь, что в сетях электрического освещения течет именно такой — переменный, а не постоянный, как в электрическом карманном фонарике, ток. Его вырабатывают машины, называемые генераторами переменного тока. Знаки на их полюсах все время меняются, но не скачком, как в рассмотренном нами случае, а плавно. Заряд того полюса генератора, который в некоторый момент времени был положительным, начинает убывать и через долю секунды становится отрицательным; отрицательный заряд сначала возрастает, потом начинает убывать, пока снова не окажется положительным, и т. д. Одновременно меняется знак заряда и другого полюса. При этом величина и напряжение тока в электрической цепи также периодически изменяются.

Графически переменный ток изображают в виде волнистой линии— синусоиды, показанной на рис. П. Здесь вверх по вертикальной оси отложено одно направление тока, условно названное «туда», а вниз—другое направление тока, обратное первому:

«обратно». О чем может рассказать этот график? Ток появился в момент времени, обозначенный точкой с. Он плавно увеличивался, шел в одном направлении — «туда», достиг наибольшей величины (точка б) и так же плавно убывал до нуля (точка в). Исчезнув на мгновение, ток вновь появился, плавно возрастал и протекал в противоположном направлении — «обратно». Достигнув наибольшего значения (точка г), он снова уменьшился до нуля (точка д). Потом ток, опять последовательно возрастая и уменьшаясь, тек в первом направлении, затем снова во втором, опять в первом и т. д., все

время меняя свои направление и величину. При переменном токе электроны в проводнике как бы колеблются из стороны в сторону. Поэтому переменный ток называют также электрическими колебаниями. Движение электронов сначала в одну, а потом в другую сторону считают одним колебанием тока, а время, в течение которого происходит одно полное колебание, — периодом. Половину колебания называют полупериодом. Наибольшую величину тока во время каждого полупериода называют амплитудой тока. Переменный ток выгодно отличается от постоянного тем, что он

легко поддается преобразованию. Так, например, при помощи специального устройства — трансформатора — можно увеличить напряжение переменного тока или, наоборот, понизить его. Переменный ток, кроме того, можно выпрямить — преобразовать в постоянный ток. Все эти свойства переменного тока широко применяются в электро- и радиотехнике. Все то, о чем мы рассказали тебе в этом немного затянувшемся

отступлении, сейчас знает каждый старшеклассник. Ты со дня своего рождения пользуешься благами электричества, иногда расточительно, даже не задумываясь над тем, что ученые всего-навсего каких-нибудь лет 100 назад только-только нащупали пути

практического использования этого щедрого дара природы.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ.

КАКАЯ МЕЖДУ НИМИ СВЯЗЬ!

Только в 1819 г. датский профессор физики Ганс Эрстед открыл прямую связь между электричеством и магнетизмом. Проводя опыты, он обнаружил, что всякий раз, когда включается ток, магнитная стрелка, находящаяся поблизости от проводника с током, стремится повернуться перпендикулярно проводнику, а когда ток выключается, магнитная стрелка возвращается в исходное положение. Ученый сделал вывод: вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое воздействует на магнитную стрелку. Ты можешь в этом убедиться, если сам проведешь аналогичный опыт. Для этого тебе потребуются три вещи: батарейка для карманного фонарика, кусок нетолстой медной проволоки длиной в несколько дециметров и магнитная стрелка (например, компас). Подключи проводник к батарейке на несколько секунд (иначе батарейка быстро разрядится), и ты увидишь, как магнитная стрелка сразу же станет поперек проводника. Она укажет направление круговых магнитных силовых линий, рожденных током. Наиболее сильное магнитное поле будет возле самого проводника. По мере удаления от проводника его магнитное поле, рассеиваясь, ослабевает.

А если изменить направление тока в проводнике (рис. 12), поменяв местами полюсы батарейки? Изменится и направление магнитных силовых линий — стрелка повернется в другую сторону. Значит, направление силовых линий магнитного поля, создаваемого током, зависит от направления тока в проводнике.

Если в проводнике течет постоянный ток неизменной величины, его магнитное поле также не будет изменяться. Но если ток уменьшится, то слабее станет и его маг-

нитное поле. Увеличится ток — усилится его магнитное поле, исчезнет ток — пропадет его поле. Словом, ток и его магнитное поле неразрывно связаны и зависят друг от

Друга. Магнитное поле легко усилить, если проводник с током свернуть в ка-

тушку. Силовые линии магнитного поля катушки можно сгустить, если внутрь ее поместить гвоздь или железный болт. Такая катушка с сердечником станет электромаг-

нитом, способным притягивать сравнительно тяжелые железные предсвойство

меты (рис. 13). Это свойство тока используется во множестве электрических приборов.

А если магнитную стрелку поднести к проводу с переменным током? Стрелка останется неподвижной, даже если провод свернуть в катушку. Значит ли это, что вокруг проводника с переменным током отсутствует магнитное поле? Нет, конечно. Магнитное поле есть, но оно тоже переменное. Стрелка же не будет отклоняться только вследствие своей «неповоротливости», она не будет поспевать следовать за быстрыми изменениями магнитного поля. Первый электромагнит, основные черты которого сохранились

сейчас во многих электрических приборах, например в электромагнитных реле, телефонных приборах, изобрел английский ученый Стерджен тремя годами позже открытия Эрстеда. Спустя два десятилетия после этого события, в 1840 г., французский физик Андре Ампер сделал новое, исключительно важное по тому времени открытие. Он опытным путем установил, что два параллельно расположенных проводника, по которым течет ток, способны совершать механические движения: если ток в обоих про-

 


1 2 3 4 5 6    7    8    9    10

 

Обновлено 12.10.2016 16:39
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья