Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Каждый источник тока, в том числе и гальванический элемент, имеет свое собственное внутреннее сопротивление R_внут, на котором теряется часть э.д.с. (Т-39). И чем больше потребляемый ток, тем большая часть э.д.с. теряется на этом сопротивлении, тем меньше напряжение на зажимах элемента. Для каждого типа аккумуляторов и гальванических элементов есть некоторый разумный предел, при котором напряжение еще не слишком уменьшается. Кроме того, если превысить этот предельный ток, гальванический элемент будет быстро разрушаться и выйдет из строя раньше своего срока (Р-13).

Кстати, срок службы гальванического элемента, а значит, и батареи, собранной из таких элементов, измеряется не в привычных единицах времени, а в новых для нас единицах — ампер-часах (А∙ч), которые, если разобраться, сводятся к единице электрического заряда, к кулону — 1 А∙ч = 3600 К Для элемента нельзя просто указать срок службы, этот срок зависит от того, как служит элемент, насколько энергично работает. В ампер∙часах фактически показывают, какой суммарный заряд гальванический элемент способен направить в цепь за время своей жизни, и называется такая характеристика емкостью. Зная емкость элемента и потребляемый от него ток, легко подсчитать срок службы уже в часах. Так, например, если от элемента «373», емкость которого 3,2 А∙ч, потреблять ток 32 мА, (0,032 А), то он проработает 100 часов, если потреблять 320 мА (0,32 А) — время непрерывной работы будет 10 часов. Ну а если потреблять ток 1 А, то запасов элемента хватит всего на 3,2 часа.

Емкость батареи зависит от емкости ее отдельных элементов: при последовательном соединении общая емкость равна емкости одного элемента — количество зарядов, поставляемых в цепь, не увеличивается, возрастает только их энергия, возрастает напряжение. При параллельном соединении гальванических элементов или аккумуляторов тоже получается батарея, но ее напряжение такое же, как и у одного элемента. Зато если элементы соединить параллельно, емкость суммируется. Соединив параллельно три элемента по 1 А∙ч каждый, получим общую емкость 3 А∙ч. Упрощенно это можно объяснить так: сначала один из параллельно соединенных элементов отдает в цепь свои запасы зарядов, потом — другой, потом — третий.

По величине емкости можно приблизительно определить допустимый потребляемый (часто говорят «разрядный») ток; для марганцево-цинковых элементов он составляет примерно 3–5 % от емкости. Так, например, от того же элемента «373» не стоит потреблять ток более чем 100–150 мА (0,1–0,15 А). Для плоской батарейки карманного фонаря, стаканчиковые элементы которой имеют емкость около 1 А∙ч, желательно, чтобы потребляемый ток не превышал 30–50 мА (0,03-0,05 А). Конечно, можно разряжать батарейку большим током, как делают, например, в карманных фонарях, но при этом и напряжение будет намного меньше, чем э. д. с., и емкость окажется меньше, чем это было бы при разряде небольшим током (Р-13). Плоская батарейка из трех элементов в карманном фонарике, где лампочка потребляет 280 мА, дает напряжение 3,3–3,7 В, и ее реальная емкость уменьшается на 15–20 процентов.

Т-281. Блок сетевого питания: силовой трансформатор, выпрямитель, фильтр. Можно получить постоянное напряжение, необходимое для питания электронных схем, и от электросети. Для этого нужно произвести три операции. Во-первых, нужно понизить сетевое напряжение или повысить его в зависимости от того, какое постоянное напряжение нужно получить. Во-вторых, необходимо преобразовать переменное напряжение так, чтобы в его спектре появилась постоянная составляющая, и, в-третьих, нужно с помощью фильтров отвести в сторону все переменные составляющие, оставить постоянную составляющую в чистом виде (Р-168;1).

Р-168

Рассмотрим эти три операции чуть подробнее.

Т-282. Простейший расчет силового трансформатора позволяет найти сечение сердечника, число витков в обмотках и диаметр провода. Переменное напряжение в сети бывает 220 В, реже 127 В и совсем редко 110 В. Для транзисторных схем нужно постоянное напряжение 10–15 В, в некоторых случаях, например для мощных выходных каскадов усилителей НЧ, 25–50 В. Для питания анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение 150–300 В, для питания накальных цепей переменное напряжение 6 В (точнее, 6,3 В, именно столько дают три соединенные последовательно банки кислотных автомобильных аккумуляторов, и лампы, рассчитанные на 6,3 В, можно питать от них). Все напряжения, необходимые для какого-либо устройства, получают от одного трансформатора, который называют силовым.