Будем учиться вместе. Книга для мальчиков
Шрифт:
Электрическая энергия для заводов, фабрик, наши домов вырабатывается на электрических станциях (гидро-, тепловых, атомных) при помощи специальных машин, которые называются генераторами. Электрические станции – это крупные источники электрической энергии, которую потребляют и дома.
– А знаешь ли ты, Саша, почему к тебе в квартиру идут сразу два провода, хотя подчас в одной оплетке? Нет?
И
– Да потому, что и тут на потребитель подается, условно (+) (фазовое напряжение) и (—) – нулевой провод (земля).
Эти провода оканчиваются розеткой с двумя гнездами, а вилка электрического утюга, плитки, стиральной машины и т. д. тоже имеет два штыря – (+) и (—). Только при их наличии потребитель будет работать.
И когда электроэнергия вдруг переставала поступать в вашу квартиру, вам, наверное, приходилось видеть, как электрик разводил руками: ничего, мол, не могу сделать – фаза пропала, то есть (—) есть, а (+) – нет. А отсюда и нет движения электронов – электротока.
Чтобы увидеть, как протекает ток по электрической цепи, давайте составим простейшую электрическую цепь. Источником электрического тока в этой цепи является батарейка (сухие гальванические элементы), которая посредство соединена с потребителем электрической энергии – лампочкой. В такой цепи лампочка будет гореть.
Но достаточно в каком-нибудь месте разорвать любой провод (разрезаем один провод ножницами, и лампочка погаснет. Почему? Потому, что в месте разрыва проводника есть воздух – изолятор (непроводник тока).
Отсюда еще один закон тока – электрический ток может возникнуть только в замкнутой цепи.
В месте разрыва включим (подсоединим разорванные концы провода) кнопку. Нажимая на нее, можно замыкать и размыкать электрическую цепь.
Далее обратим внимание на три основных характеристики электротока. Ведь любой предмет можно измерить – он будет иметь определенную длину, ширину, высоту.
Электрический же ток с количественной стороны характеризует величина тока (иногда ее называют сила тока). Вместо термина «величина тока» обычно говорят ток. Ток – это количество электрических зарядов, проходящих через поперечное сечение провода (в см2) за 1 сек.
Сравним с водой: из малой трубы (сечение трубы меньше) воды в 1 сек выльется меньше по отношению к трубе большего диаметра за то же время).
Так и в электричестве. Чем больше электронов проходит в одну секунду через поперечное сечение провода, тем больше величина тока, которую измеряют в амперах (а). Названа в честь немецкого физика Ампера.
Если ток равен одному амперу, то это значит, что в одну секунду через поперечное сечение провода проходит 1 кулон электричества, т. е 6,3 x 1018 электронов.
В обычных осветительных лампах в вашей квартире мощностью несколько десятков ватт ток составляет несколько десятых долей ампера. В электронагревательных приборах (что обогревают нас зимой) он равен нескольким амперам, а в проводах мощных электрических линий может достигать тысяч ампер.
Однако во многих случаях, особенно в радиоаппаратуре,
Для измерения величины тока существует прибор – амперметр. На его шкале обозначены деления в соответствующих единицах – а, ма, мка. Естественно, что мы не можем измерять величину тока в амперах, взяв прибор, рассчитанный на измерение миллионных долей ампера – микроамперметр. Такой прибор сразу же выйдет из строя. Поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности и быть внимательным.
Для измерения величины тока надо разорвать провод и к разрыву подключить микроамперметр. Тогда весь ток пройдет через прибор и будет измерен. У подобных приборов зажимы также имеют знаки (+ и (—). Для чего? Для того, чтобы плюсовый зажим соединить с (+) источника тока, а минусовый – с (—), чтобы направление тока и в амперметре и в проводнике было от его плюсового зажима к минусовому.
Второй основной величиной, характеризующей электропоток, является его напряжение. Именно оно является причиной возникновения электрического тока или движения электронов. Ток будет протекать (двигаться) в проводнике тогда, когда между концами проводника есть напряжение, т. е. (+) и (—).
Снова обратимся к примеру с водой. Она всегда стремится из места с более высоким давлением в место с более низким давлением, т. е. только в том случае, если имеется разница в давлении. Ведь именно для этого сооружаются водонапорные башни или подключаются к магистрали водяные насосы.
Точно так же теплота переходит от одного тела к другому лишь в случае, если эти тела имеют разную температуру.
Единицей для измерения напряжения служит вольт (в). Назван в честь немецкого физика Вольта, определившего количество этой единицы. Кроме того, применяются более мелкие единицы: милливольт (мв) – тысячная доля вольта и микровольт (мкв) – миллионная доля вольта, а также более крупная единица киловольт (кв), равная 1000 в.
В нашей осветительной электросети напряжение составляет 220 или 127 в, а в линиях электропередачи, идущих от электростанций, оно достигает сотен вольт, в телевизорах – тысячи вольт. В антенне радиоприемника под действием радиоволн, приходящих от какой-либо далекой радиостанции, создается напряжение, измеряемое лишь несколькими микровольтами.
Напряжение измеряют с помощью прибора – вольтметра. Его назначение – измерять напряжение, т. е. разность электрических потенциалов между какими-либо двумя точками проводника электрического тока. Поэтому проводниками от зажимов вольтметра (+) и (—) прикасаются к тем двум точкам проводника, электрического тока, между которыми необходимо измерить напряжение, не разрывая проводник, в отличие от измерения амперметром.