Электричество шаг за шагом

Т-128. Под действием переменного напряжения в цепи конденсатора идёт переменный ток. Постоянный ток через конденсатор не проходит — в диэлектрике практически нет свободных зарядов, которые могли бы создавать ток, включение конденсатора в цепь постоянного тока равносильно разрыву этой цепи. Однако в момент, когда конденсатор заряжается или разряжается, ток в цепи идёт — заряды идут к обкладкам или уходят с них. И такое движение зарядов будет происходить в цепи не только при включении-выключении, но и при любом изменении напряжения на конденсаторе. Увеличится напряжение — пойдут на обкладки дополнительные заряды и на какое-то мгновение появится зарядный ток в цепи. Уменьшится напряжение — и часть зарядов уйдёт с обкладок, появится кратковременный разрядный ток, то есть ток обратного направления.

Нетрудно представить себе, что произойдёт, если подвести к конденсатору переменное напряжение. Поскольку напряжение непрерывно меняется, то конденсатор будет непрерывно заряжаться и разряжаться, а значит, в цепи конденсатора будет непрерывно идти ток. Через диэлектрик заряды, как всегда, не проходят, они лишь двигаются к обкладкам конденсатора (напряжение на конденсаторе растёт, конденсатор заряжается) или с обкладок (напряжение на конденсаторе падает, конденсатор разряжается). Это движение зарядов как раз и есть переменный ток в цепи конденсатора.

На рисунке Р-61 показан график такого переменного тока, видно, что он сдвинут по фазе относительно напряжения на конденсаторе, но при этом график тока имеет ту же форму (у графика такого вида есть собственное имя — «синусоидальный»), что и график самого напряжения. То, что всё получается именно так, требует некоторых пояснений.

ВК-156.Если вращать магнит по кругу, то он, притягивая другой магнит, заставит и его вращаться вместе с собой. Об этом можно сказать и иными словами, более близкими к тому, что нам покажет следующий рисунок: вращаясь по кругу, магнит создаст вращающееся магнитное поле, которое заставит вращаться находящиеся в нём намагниченные предметы.

Т-129. Замечательная математическая кривая синусоида была получена древними математиками, как результат несложных геометрических построений. В мире происходит бессчётное множество естественных и искусственных процессов, в которых одни какие-нибудь величины зависят от других каких-нибудь величин. Температура звезды зависит от плотности её вещества, вес зайца — от количества съеденной им травы, скорость автомобиля — от количества сжигаемого бензина, ток в цепи — от э.д.с. генератора и так далее. Зависимости эти бывают самые разные, в том числе описываемые очень простыми уравнениями и чрезвычайно сложными, которые, в свою очередь, могут быть представлены простыми или сложными графиками (Р-60).

Среди возможных зависимостей одной величины от другой особое место занимает та, которую мы называем «синусоидальная зависимость». Она была открыта очень давно при исследовании некоторых геометрических построений, но потом оказалось, что такая же синусоидальная зависимость наблюдается у самых различных природных явлений.

ВК-157.Равномерно расставим вдоль окружности три электромагнита и к каждому из них от системы трёхфазного тока подведём одно фазовое напряжение — они следуют друг за другом, и 50 раз в секунду их магнитное поле будет проходить полный круг. Это вращающееся магнитное поле могло бы крутить магнит в центре круга, но в реальном двигателе вместо магнита работает электромагнит, ток в котором наводят (а значит, и магнитное поле создают) сами три электромагнита, расположенных в статоре по кругу.

Думая о происхождении синусоиды, можно мобилизовать фантазию и представить себе, как неизвестный древний математик, отдыхая от своих размышлений о мирах где-то на берегу моря, нарисовал на песке круг, провёл через центр две перпендикулярные оси и, наконец, изобразил главную работающую деталь рисунка — радиус R своего круга.