Как мальчик Хюг сам построил радиостанцию
Шрифт:
Другой вид электрических машин делает как раз обратное. Он превращает электрическую энергию в механическую; такие машины называются моторами. Есть различные моторы, но принцип у всех один и тот же. Самый простой случай; в электрическом автомобиле мотор берет ток от батареи и превращает его в двигательную энергию, которая вращает колеса. Может быть позже ты узнаешь об индукционных катушках и трансформаторах, но их нельзя считать машинами. Это электрические приборы, и их действие легко понять, если познакомиться с электромагнитными машинами или динамо; мотор это обратная динамо. Понял?
— Да, м-р Блэден.
— Тогда идем дальше. Ты заметил, вероятно, что электричество
Магнетизм тоже передается на расстоянии. Одинаковые полюсы отталкиваются, но им для этого нет необходимости соприкасаться. Эрстед не коснулся магнитной стрелкой проволоки батареи, а только близко поднес их друг к другу.
Кроме «электрического поля», которое лучше назовем линиями электрической энергии, проводник с идущим по нем током создает «магнитное поле», в котором проходят линии магнитной силы (под прямым углом к электрическим линиям). Комбинация тех и других делает возможной передавать и получать радиоволны.
Но мы уклонились от того, что я хотел тебе рассказать — от электромагнитных машин. Слушай внимательно.
Генератор или мотор можно сделать двумя способами: вращая магнитное поле в электрической цепи или же вращая электрическую цепь в магнитном поле. Принцип вот какой: если проводник движется в магнитном поле, в нем возникает или индуктируется электродвижущая сила.
— Я не совсем понимаю, как это вращается в магнитном поле, — сказал Хюг.
— Подумай-ка, это не трудно. Я тебе говорил, что когда магнит качается на проволочном колечке, в проволочке получается ток.
— Это я понимаю.
— Тогда в чем же дело? Тут только движение взад и вперед заменено вращательным движением.
— Теперь я понимаю, — сказал мальчик.
Он вспомнил свои первоначальные опыты, когда он получил поступательное движение поршня из вращательного движения водяного колеса.
— Я постараюсь дать тебе хорошо понять, потому что, если ты этого не поймешь, то не сможешь никогда разобраться в электрических машинах. Возьми маленький обруч — железный, так как железо проводник. Сделай в нем два отверстия одно против другого. Повесь обруч на веревку, но только то место, к которому ты привяжешь веревку, раньше оберни для изоляции резиной от старой галоши (резина не проводник). Срежь тонкую круглую палочку, проткни ее в оба отверстия так, чтобы она могла в них свободно поворачиваться. Потом в центре обруча прикрепи к тросточке под прямым углом к ней легкий стальной брусок, намагниченный так, как я тебе говорил; концы бруска должны почти достигать обода, но не касаться его. Сам брусок не будет касаться обруча, но невидимые лучи магнитного поля, продолжающиеся за концами бруска, будут. Понятно?
— Как будто бы, — сказал Хюг. — Его смущали невидимые лучи.
— Постарайся понять. Если ты начнешь вращать палочку, магнит будет вращаться вместе с ней. Линии магнитной силы пересекут обруч или проводник и в своем движении создадут в нем электрический ток; —он повторил: линии магнитной силы, вращающиеся внутри проводника, пересекают неподвижный проводник.
— Пожалуйста, еще раз, — попросил
Блэден повторил весь пример и продолжал:
— Ты должен понять, что то же самое было бы, если бы ты установил магнит неподвижно, — прибил бы ось одним концом к столу, и заставил бы обруч вращаться вокруг нее. Обруч все равно пересек бы магнитные линии, и в нем получился бы ток.
Хюг кивнул, хотя он понимал слова, но еще не схватил сущности вопроса. Телеграфист старался найти еще более простой пример. Наконец, его лицо прояснилось.
— Смотри, Хюг. — Он взял спичку и воткнул в нее близко от конца обыкновенную булавку.
— Вот, скажем, магнит.
Потом он привязал к большому и указательному пальцу своей левой руки шнурок и оставил его свободно висеть между пальцами. Затем поднял левую руку и сделал из большого и указательного пальца кружок, но так, что пальцы не соприкасались. Правой рукой он взял спичку и просунул между кончиками большого и указательного пальцев левой руки так, что булавка пришлась на середине круга, и стал медленно вращать спичку. Хюг сразу сообразил.
— Теперь я понял. Два пальца это обруч или проводник, нитка — проволока, ведущая к какому-нибудь прибору, который надо пустить в ход; булавка — магнит, а спичка — ось, чтобы вращать его. Так?
— Совершенно верно.
Теперь телеграфист стал держать спичку неподвижно, а кисть левой руки поворачивать насколько возможно кругом.
— Понимаю теперь и эго, — сказал мальчик. — Это то же самое, только наоборот: вращается проводник. Я сделаю такой, когда вернусь домой.
— Сделай несколько разных, — посоветовал Блэден. — Пусть в одном будет так: магнит снаружи, а проводник вращается внутри. Самый лучший способ чему-нибудь научиться, это самому проделать его, а если доктор Камерон пришлет тебе батарею, так тока у тебя хватит. Но это еще не все. У тока есть направление. У магнетизма тоже. Я тебе дам легкое правило, чтобы запомнить эти направления. Если возьмешь проволоку или проводник в правую руку — заметь, в правую, — повернув большой палец по направлению тока, остальные пальцы будут согнуты в сторону магнитного поля.
Он взял перо в правую руку, кончиком наружу. Затем повернул кисть руки, направив к носу кончик пера, держа на нем большой палец.
— Ты замечаешь, что направление пальцев от кончиков к ладони такое же, как то, по которому движется часовая стрелка. Существует правило для определения направления индуктивного тока и движения проводника, когда магнитное поле неподвижно. Но пока не надо загромождать этим твою голову.
Запомни правила, которые я тебе объяснил, и посмотрим, что же случилось с обручем и с бруском. — Он опять взял спичку с булавкой и стал двигать их в маленьком кружке между двумя пальцами левой руки.
— Пусть северный полюс бруска будет вверху обруча. Он вращается влево, т. е. против часовой стрелки. Следовательно, северный полюс бруска направляет вправо по обручу электрический ток. Южный полюс — внизу обруча — дает ток влево. Так как обруч круглый, то то, что внизу влево, будет наверху вправо; иными словами, ток будет направлен по часовой стрелке. Брусок продолжает вращаться всегда под прямым углом к обручу. Когда он делает полоборота, северный полюс оказывается внизу, а южный вверху. Линии магнетической силы переменили свое направление, хотя движение бруска осталось тем же, и обруч продолжает оставаться неподвижным. Это изменяет направление электродвижущей силы, и теперь ток идет по обручу влево наверху и вправо внизу, т.-е. против часовой стрелки. — Он передал Хюгу спички и булавку и велел ему самому проделать опыт.