Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра

Это первый из многих очень важных расчетов, которые проделывают в электротехнике. Пусть вас не смущают научные термины. Вместо «джоуль энергии» читайте «буханка хлеба», а вместо «кулон» — «грузовик», тогда наши рассуждения будут выглядеть следующим образом. Если через мой двор ежедневно проезжает 3 грузовика и с каждого грузовика мне дают по 4 буханки хлеба, то сколько буханок хлеба я получаю в день? Ответ :

3 ГРУЗОВИКА В ДЕНЬ ∙ 4 БУХАНКИ С ГРУЗОВИКА = 12 БУХАНОК В ДЕНЬ.

Это арифметика начальной школы. Многие важные расчеты в электротехнике столь же просты. Для проверки убедитесь, что после сокращения получаются, как в приведенном в тексте расчете, разумные единицы. Например, если бы вы по недомыслию произвели деление, то получили бы:

4 БУХАНКИ С ГРУЗОВИКА / 3 ГРУЗОВИКА В ДЕНЬ, или (4/3)∙(БУХАНКА∙ДЕНЬ / ГРУЗОВИК∙ГРУЗОВИК),

т. е. 1,33 буханка-день на грузовик в квадрате — полная бессмыслица.

Остерегайтесь медика, который не силен в математике и, деля число таблеток на больного на число больных в день, прописывает таблетко-дни на больного в квадрате!

Один такой способ — получаемый с его помощью результат имеет очень важное значение в теоретической электротехнике — состоит в следующем. Изготавливают очень простой генератор, напряжение которого можно вычислить непосредственно, зная его конструктивные параметры и скорость вращения и измеряя ток, создающий магнитное поле. Таким путем можно получить эталонное напряжение. (Обычно этот генератор используют для получения эталонного сопротивления, не прибегая ни к каким измерениям тока. Э.д.с. генератора компенсируют разностью потенциалов на концах сопротивления, по которому протекает ток, служащий для создания магнитного поля в генераторе. Именно таким путем пришли к эталону ома.)

Заполните оставленные для ответов пропуски на машинописной копии текста задачи.

Вольтметр и амперметр могут быть объединены в один прибор, носящий название ваттметр, но такие приборы дороги, довольно неудобны в употреблении и не находят повсеместного применения.

Из книги Л. У. Тейлора , «Physics, The Pioneer Science»,

Всякая проволока обладает сопротивлением. Выражение «проволока, обладающая сопротивлением», вводит в заблуждение. Однако у тонкой проволоки и проволоки, изготовленной из специальных сплавов, сопротивление настолько превышает сопротивление толстой медной проволоки одинаковой с ней длины, что употребление этого выражения оказывается уместным, ибо оно подчеркивает контраст. Для этого опыта вам должны дать проволоку из специального сплава, имеющего относительно большое сопротивление и мало меняющего его с изменением температуры. У чистых металлов, таких, как медь, железо и т. д., сопротивление возрастает примерно на 4 % при увеличении температуры на 10 градусов; в то же время у некоторых сплавов сопротивление остается почти постоянным при изменении температуры. Так, у константана, сплава из 60 % меди и 40 % никеля, при возрастании температуры на 10 градусов сопротивление изменяется на 0,05 % или того меньше. Сплав этот дешев и как раз подходит для данного опыта.

Керамика на основе карбида кремния с нелинейной зависимостью тока от напряжения. — Прим. перев .

Термином «резистор» обозначают деталь, которая служит для введения в цепь сопротивления. — Прим. перев.

Миллиампер— одна тысячная часть ампера, 0,001 а.

Амперметры имеют очень малое сопротивление, поэтому напряжение на амперметре соответственно очень мало.

В некоторых лампах имеется вывод от центра нити накала или от окружающего ее покрытия, называемого катодом. Если у взятой вами лампы есть такой вывод, то его нужно использовать вместо одного из концов нити накала.

Электроды— это проволоки или пластины, через которые ток входит в электролитическую ванну и выходит из нее.

Такой электролитической ванне неудачно присвоено наименование «водяной вольтаметр» — не путать с вольтметром, с которым она не имеет ничего общего.

Разумеется, существуют специальные амперметры, позволяющие измерять переменный ток. В приборах одного типа магнитное поле, создаваемое током, намагничивает (временно) два железных стержня. Стержни отталкивают друг друга независимо от того, в каком направлении течет ток. Один стержень неподвижен, другой, подвижный, вращается в опорах. Сила отталкивания, которая действует между стержнями и вызывает отклонение подвижного стержня, уравновешивается усилием со стороны волосяной пружины, соответственно возрастающим при увеличении отклонения. К подвижному стержню прикреплена стрелка, против которой располагается неравномерная шкала.

Следите за тем, чтобы не повредить амперметр . Если амперметр не показывает переменный ток, то хотя стрелка его остается вблизи нуля, ток нагревает катушку, находящуюся внутри прибора, точно так же, как нить лампы накаливания. Для верности сначала испробуйте прибор в цепи постоянного тока, потом перейдите к переменному току того же напряжения, но не переключайте амперметр на диапазон с меньшим предельным током .

Электронно-лучевой осциллограф имеет собственный «датчик времени» — генератор развертки, который обеспечивает непрерывное движение светового пятна поперек экрана. Это горизонтальное движение пятна по экрану регулярно повторяется с такой частотой, что кривые, вычерчиваемые при каждом пробеге пятна слева направо, накладываются одна на другую.

Любое устройство, которое пропускает ток в одном направлении и служит для получения постоянного тока (пульсирующего или неизменного по амплитуде) из переменного, называется «выпрямителем». Выпрямитель является важным узлом радиоприемников.

Чаще всего тележка, получив потенциальную энергию, движется с ускорением и развивает все большую кинетическую энергию. Это соответствует ускоренному движению электронов в вакууме за счет энергии батареи. В некоторых тележках, предназначенных для детей, трение настолько велико, что большая часть спуска совершается с постоянной скоростью. Определенная доля потенциальной энергии идет на нагрев рельсов и воздуха. Это соответствует прохождению тока по проводам под действием батареи.

Обычно тележки останавливаются, возвратившись к месту старта. Они не возвращаются с запасом избыточной кинетической энергии, чтобы у на последующих спусках, двигаться все быстрее и быстрее.