Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

И еще один пример — график изменения температуры в течение суток (Р-43;5). Мы видим, что температура почти все время меняется — только между 8 и 10 часами и между 12 и 13 часами она остается постоянной. В какие-то моменты времени температура меняется медленней, а в другие моменты резче. На этом графике мы впервые видим, как кривая (так часто называют линию, соединяющую точки графика) пересекает горизонтальную ось и уходит вниз. Так условились показывать, что изменяющаяся величина становится отрицательной. В данном случае это отрицательная температура, но точно так же строится график отрицательной э.д.с. или отрицательного тока (Р-44, Р-45).

Р-44

Р-45

Нужно сказать, что сами названия «положительная э.д.с.» и «отрицательная э.д.с.» присвоены совершенно условно: они должны подчеркнуть, что меняется полярность генератора, его «плюс» и «минус» меняются местами. И одну из этих полярностей, часто совершенно безразлично какую, условно называют положительной, вторую — отрицательной.

Т-65. График переменной э.д.с. показывает, как она меняется с течением времени. Отсчет отрицательной величины на графике, в частности отрицательной э.д.с., ведется так же, как и положительной, от горизонтальной оси, но уже, естественно, вниз: чем больше отрицательная э.д.с., тем ниже от горизонтальной оси (ось времени) расположится соответствующая точка на графике.

На Р-44 показан график переменной э.д.с., которая наводится в проводнике при вращении его в магнитном поле (Р-42). График очень подробно рассказывает о процессе наведения э.д.с. Мы видим, как в какой-то момент э.д.с. достигает максимума — это проводник проходит точку 3 и с максимальной скоростью v_г пересекает магнитное поле. Видим максимальную э.д.с., но уже другой полярности — проводник проходит точку 7. Наконец, график рассказывает, что дважды за каждый оборот проводник движется не поперек поля, а вдоль и затем меняет направление, в котором он пересекает поле. В эти моменты — они соответствуют точкам 1 и 5 — э.д.с. равна нулю, и в эти же моменты происходит смена ее полярности.

Т-66. Под действием переменной э.д.с. в цепи идет переменный ток, а на участках цепи действуют переменные напряжения. Все, что происходит в электрической цепи, подчиняется закону Ома, и если увеличивается или уменьшается э.д.с., то увеличивается или уменьшается ток, если меняется полярность генератора, то меняется направление тока (Р-45;3). И также в полном соответствии с законом Ома (но уже для участка цепи, Т-37) переменный ток, проходя по какому-нибудь резистору, создает на нем переменное напряжение (Р-45;4).

Переменный ток и переменное напряжение по пятам следуют за всеми изменениями э.д.с., и поэтому график переменного тока и график переменного напряжения будут точной копией графика переменной э.д.с. Очень часто кривую тока и кривую э.д.с. или напряжения располагают вообще на одном графике (Р-45;5), сделав для этого две разметки вертикальной оси — одну разметку в вольтах для э.д.с. или напряжения, другую разметку в амперах для тока. Рассматривая такой двойной график, нужно помнить, что это всего лишь экономия бумаги, и ничего больше. Ни в коем случае нельзя сравнивать высоту этих кривых — они рассказывают о разных величинах, каждая начерчена в своем масштабе и общая у них только ось времени.

Т-67. Переменный ток может работать так же хорошо, как постоянный. От того, что переменная э.д.с. двигает заряды в разные стороны — то туда, то обратно, работоспособность этих зарядов ничуть не уменьшается. Они так же, как при однонаправленном, одностороннем движении, сталкиваются с атомами вещества, нагревают его, заставляют светиться. И магнитное поле переменный ток создает не менее успешно, чем постоянный, только направление этого магнитного поля непрерывно меняется: как только сменится направление тока, так поменяются местами северный и южный полюсы электромагнита. Во многих случаях эту неприятность научились обходить — существуют, в частности, двигатели переменного тока, которые работают ничуть не хуже, чем двигатели постоянного тока. В других же случаях замена «севера» на «юг» вообще не имеет значения. Вот пример. Электромагнит притягивает стальную деталь потому, что он намагничивает ее и тянет к себе, как обыкновенный магнит (Р-33;5). Если же в обмотке электромагнита протекает переменный ток, то одновременно с изменением магнитного поля самого электромагнита меняется направление намагниченности стальной детали и ее притягивание не прекращается.

В тех же случаях, когда постоянный ток нельзя заменить переменным (или переменный — постоянным), можно, как мы скоро увидим, превратить один вид тока в другой.