Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Т-61. Индуктивность характеризует способность катушки создавать магнитное поле, единица индуктивности — генри. Зависимость э.д.с. самоиндукции от скорости изменения тока позволяет ввести точную характеристику тех свойств самой катушки, которые говорят об умении взаимодействовать с магнитным полем и создавать свое поле. Мы упоминали, что магнитное поле катушки тем сильнее, чем больше в ней витков, и что поле резко усиливается, если вставить в катушку ферромагнитный сердечник (Т-52). Теперь мы можем о магнитных свойствах катушки судить по той э.д.с., которая в этой катушке наводится. Характеристика катушки, которая рассказывает об этом, называется ее коэффициентом самоиндукции, или, короче, коэффициентом индуктивности, или, еще короче, просто индуктивностью. Обозначается этот коэффициент буквой L, этой же буквой часто обозначаются на схемах и сами катушки. Единица индуктивности — генри. Такой индуктивностью обладает катушка, если при изменении в ней тока на 1 А за 1 сек в катушке наводится э.д.с. 1 В. То, что реально могут представлять собой катушки той или иной индуктивности, показано на Р-39.

Т-62. В машинных генераторах э.д.с. создается за счет перемещения проводников в магнитном поле. К арсеналу генераторов, в которых электризация электродов шла за счет химической, тепловой или световой энергии (Т-27), мы сейчас прибавим еще один тип источников электрической энергии. Это машинный генератор, в нем получают э.д.с., двигая проводник или систему проводников (обмотку) в магнитном поле. В реальных мощных генераторах, правда, поступают наоборот — обмотка, на которой должна наводиться э.д.с., стоит на месте, а относительно нее движутся мощные электромагниты. Но принцип работы всех машинных генераторов один и тот же: они используют энергию внешних источников (водяных или паровых турбин, двигателей внутреннего сгорания, ветродвигателей) для того, чтобы создавать э.д.с., направлять в электрические цепи заряды, которые могли бы выполнять разные виды работ — светить, греть, двигать.

Задумываясь над тем, что происходит в такой системе, можно натолкнуться на два простых вопроса, два наивных «Почему?». Вот первое — почему для перемещения обмоток генератора в магнитном поле нужны мощные источники энергии, все эти гигантские паровые турбины, гигантские плотины, где работает падающая с огромной высоты вода? На это «Почему?» можно ответить в общем виде, а можно ответить конкретно, с учетом конкретных процессов в электрогенераторе. Сначала общий ответ. Электрические заряды, которые электрогенератор направит в цепь, будут выполнять там большую работу. Откуда заряды возьмут необходимые для этого силы? Кто даст им необходимый запас энергии? Конечно же, генератор. Но генератор не может взять энергию ниоткуда, он получает ее от внешнего источника, например от паровой турбины.

А теперь конкретно: мы знаем, что магнитное поле выталкивает проводник с током (Т-55), а здесь, в генераторе, мы вынуждены вталкивать проводник с током в магнитное поле, которое, естественно, сопротивляется этому вталкиванию; чтобы преодолеть сопротивление магнитного поля, как раз и приходится затрачивать энергию — иначе не провернешь в магнитном поле обмотку, в которой должна навестись э.д.с.

Второе «Почему?» не только наивно, оно еще и весьма коварно. Мы сжигаем на электростанциях топливо (почти 90 % всей электроэнергии мира вырабатывают тепловые электростанции) для того, чтобы пришла в движение паровая турбина и чтобы у нее были силы двигать обмотки в электрогенераторе. Генератор создает ток, который затем приходит на завод и приводит в движение станок. Или приходит в нашу квартиру и нагревает электроплитку. Так для чего же нужен этот посредник — электричество? Для чего нужны столь сложные преобразования — тепло — механическая работа — электричество — тепло? Или тепло — механическая работа — электричество — механическая работа? Не проще ли сразу, без посредников использовать механическую работу или тепло?

Вы сами легко ответите на подобные вопросы, если внимательно посмотрите вокруг, приглядитесь к тому, как работает электричество.

Электричество — это возможность перебрасывать энергию на огромные расстояния. И очень простые, удобные средства транспорта — не труба с горячим паром, не состав с углем, а всего лишь медный проводник нужен, чтобы миллиарды тружеников-электронов приступили к работе за сотни километров от электростанции.

Электричество — это возможность делить энергию на любые порции. И распределять ее между огромным числом потребителей (Р-40): провел провод в квартиру — и пользуйся сколько нужно.

Р-40