Меню
Категории
Электричество и магнетизм
24 июня, 2019 Учимся радиотехнике и электронике
zamknutaja-jelektricheskaja-cep

Замкнутая электрическая цепь

 

Из первой статьи вы уже знаете что такое электрический ток и как его можно создать. Это вторая статья из серии обучающих радиотехнике и электронике уроков. Что представляет из себя батарейка (или гальванический элемент) мы тоже уже знаем. Давайте на практике посмотрим как это происходит на примере обычной лампочки и батарейки от карманного фонарика.

Батарея (или батарейка) это несколько гальванических элементов соединённых между собой (обычно последовательно). Батарейка имеет плюсовой и минусовой контакт (вывод). Обозначаются соответственно «+» и «-«. На электросхеме (см.выше) плюс обозначают длинной линией, а минус — короткой.

Лампочка накаливания представляет из себя стеклянную колбу из которой выкачан воздух (чтобы нить накала не окислялась) и внутри которой расположена вольфрамовая нить. Вольфрам это металл, который отлично выдерживает высокие температуры(более 3000 °С), пластичен и при нагревании его сопротивление току возрастает, поэтому он идеально подходит для нитей ламп накаливания. Ток проходя через нить накала разогревает её до свечения.

На рисунке показано действительное направление движения электронов стрелкой с буквой «е», но принято считать, что ток течёт в обратном направлении, от плюса к минусу (обозначено стрелкой с буквой «I»). Чтобы возник электрический ток электрическая цепь обязательно должна быть замкнутой (см. рис.). Поэтому если батарейка просто хранится и ни к чему не подсоединена, то она практически не разряжается, хотя небольшой саморазряд есть и с течением времени (около 2-3 лет) батарейка всё же разрядится.

Какова же связь между электричеством и магнетизмом? Давайте проведём опыт:  для этого нужно собрать схему на рисунке выше и поднести один из проводов к компасу, магнитная стрелка компаса повернётся перпендикулярно проводу. Это происходит потому, что вокруг провода, через который течёт ток, возникает магнитное поле, которое и действует на стрелку. Если поднести к компасу другой провод, то стрелка компаса развернётся. То есть направление магнитного поля (направление магнитных силовых линий) зависит от направления тока, текущего в проводнике.

Для схемы понадобится батарейка и лампочка от карманного фонарика (например квадратная батарейка на 4,5В типа 3R12(3336) и лампочка на 3,5В) и два отрезка провода любого диаметра, но лучше потоньше, например 0,3 мм. С обоих концов проводов нужно снять ножом изоляцию и подсоединить соответственно схеме.

Свойство магнитного поля тока используют, например, для создания электромагнитов, для этого берут металлический стержень (сердечник) и наматывают на него провод.

Переменный ток

Батарейка создаёт постоянный ток. Кроме постоянного тока существует ещё и переменный, это такой ток, где плюс и минус источника тока постоянно и ритмично меняют местами. Переменный ток тоже будет создавать в проводнике магнитное поле, которое также будет менять своё направление силовых линий.

Переменный ток широко используют в быту, у нас в розетке используется как раз переменный ток. Переменный ток передаётся по проводам с меньшими потерями, его легче преобразовывать. Графически переменный ток изображается в виде синусоиды.

Можно использовать и обратное свойство магнетизма — электромагнитную индукцию, если поднести магнит к проводу (к катушке из провода), то в проводе возникает электрический ток.  Генератор переменного тока  создан на основе электромагнитной индукции. В грубом приближении это катушка из провода, вращающаяся между полюсами магнита.

Майкл Фарадей, который открыл явление электромагнитной индукции, открыл также и  способ передачи переменного тока на расстояние по воздуху. Суть его в том, что если поставить рядом две катушки из провода и через одну из них пропустить переменный ток, то вокруг катушки образуется переменное магнитное поле, которое создаёт (возбуждает) во второй катушке переменную электродвижущую силу(ЭДС). На основе этого явления сделан трансформатор, который широко применяется в разных устройствах для преобразования напряжения.

Кстати говоря, на основе возбуждения переменным током электромагнитных полей было изобретено радио. Первое радио передавало не речь и музыку, как мы привыкли, а всего лишь импульсы. Изобретателем радио в России считают А.С. Попова. В других странах считают по-другому, в каждой найдётся свой изобретатель, это произошло потому, что это открытие было сделано разными странами примерно в одно и то же время — 1872-1893 гг.

Помните, что большой ток опасен для человека. Безопасным считается переменный ток до 10 мА (миллиампер) и постоянный — до 50 мА. А  безопасное напряжение считается до 50 В (вольт). В бытовой розетке 220 В, поэтому будьте осторожны и не используйте неисправные электроприборы.

 

Добавить комментарий
*