Электричество шаг за шагом

Р-74. ВЗАИМОИНДУКЦИЯ — ИЗМЕНЕНИЕ ТОКА В ОДНОЙ КАТУШКЕ НАВОДИТ Э.Д.С. В СОСЕДНЕЙ. Этот процесс с короткими комментариями уже появлялся на наших рисунках (Р-54 и другие), но будущие темы требуют, чтобы напомнить о нём ещё раз. Представьте себе две катушки, расположенные рядом на общем ферромагнитном сердечнике. Если по одной катушке L₁ пропустить постоянный ток от батареи Б, то он создаст в сердечнике постоянное магнитное поле, которое охватит также витки катушки L₂. Но никакой э.д.с. при этом в катушке L₂ не наведётся — э. д.с. электромагнитной индукции появляется в катушке только в том случае, когда меняется магнитное поле, в котором она находится. В этом можно убедиться, перемещая движок переменного сопротивления R. При этом перемещении будет меняться ток в цепи катушки L₁, а значит, и магнитное поле, созданное этим током. В моменты изменений магнитного поля (только в моменты изменений!) будет появляться э.д.с. в катушке L₂.

Теперь, забегая вперед, подведём к катушке L₁ не постоянное, а переменное напряжение. При этом будет непрерывно меняться ток в ней, а значит, и магнитное поле, в котором находятся обе катушки. И в катушке L₂, следовательно, будет наводиться переменная э.д.с. Но об этом чуть позже.

Теперь нетрудно понять, почему к трагическим последствиям приводит короткое замыкание соседних витков в любой из обмоток трансформатора. Короткозамкнутые витки — это фактически отдельная вторичная обмотка с недопустимо малым сопротивлением нагрузки, то есть с недопустимо большой нагрузкой на трансформатор. Если не сработает предохранитель, то эта недопустимая нагрузка сразу же и навсегда выведет трансформатор из строя. Забегая вперед, заметим, что предохранитель, как правило, включён в цепь первичной обмотки трансформатора. Когда резко возрастает ток I₂, то столь же резко возрастает I₁, предохранитель срабатывает и отключает первичную обмотку от генератора.

Т-160. Температурный режим работающего трансформатора: «холодный» — «теплый — «горячий» — «пошёл дым». Кто-то из первых исследователей электрического тока (его имя, к сожалению, не удалось найти в летописи электричества) наверняка обрадовался, случайно обнаружив, что проводник, по которому идёт ток, слегка нагревается. Об истинных причинах этого нагревания в те времена ничего не было известно, но само открытие вселяло надежду — только что научились создавать в проволоке электрический ток, а он уже демонстрирует свою способность делать полезное дело, вырабатывать тепло.

При упоминании об этом факте читатель, возможно, усмехнулся: подумаешь, великое открытие, удивительный эффект, породивший электрический утюг. Просто какая-то мелочь, какая-то маленькая хитрость в сравнении с электрическим освещением всей планеты, электропоездами, телефоном и телевидением. Однако же из этой мелочи, из нагревания медного проводника электрическим током, развились в итоге два больших направления практической электротехники. Одно из них — создание электронагревательных приборов, в число которых, кстати, входят не только электроутюги и электрочайники, но также сталеплавильные печи, сварочные аппараты и мощные отопительные системы космических кораблей.