Файл: Справочник по элементарной математике, механике и физике.-1.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 138

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Электричество

165

т. е. проводимость разветвления равна сумме проводимо­ стей отдельных ветвей; если сопротивления всех п вет­ вей равны между собой, т. е. г1= г2= г3=..., то

_1_

п

п

г

(28)

R

= — и

R — —

г

 

п

 

Сопротивление

параллельного

соединения

меньше

сопротивления любой

ветви.

 

 

 

63.Сила тока при параллельном соединении

Силы токов

и «2 в параллельно соединенных ветвях

АСВ и ADB (рис.

67) определяются

из соотношения:

 

h '^2 = ^2с1,

(29)

причем сила тока /, притекающего к точке разветвления А,

с

Рис. 67.

равна сумме сил токов, оттекающих от этой точки, т. е.

I — h + <з.

(30)

или для п ветвей:

 

У= г'х + г'г + i3+ ... -{-

(30а)

166

Электричество

64. Работа электрического тока

Если Q кулонов за t секунд переместятся по участку цепи на концах которого приложено напряжение V вольт,

то работа А электрического тока на этом участке вы­ разится формулой:

 

 

 

А =

QV джоулей;

 

 

(31)

Если / — сила тока

на

данном участке,

то Q =

I-t н

 

 

 

А =

ItV

джоулей;

 

 

(31а)

или, заменив по закону Ома V — 1г, имеем

третье

выра­

жение работы:

 

А =

f-rt джоулей,

 

 

(316)

 

 

 

 

 

где / — сила тока

в амперах, г — сопротивление участка

в омах, t

— время

 

в секундах.

 

 

 

 

 

 

 

65.

Мощность тока

 

 

 

Из формулы-

(31а)

следует,

что мощность

тока W

(см. стр.

125), т.

е. его работа,

отнесенная

к

одной се-

А

 

 

 

 

 

 

 

 

кунде, — , равна:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л

 

W = IV дж/сек — I ватт

 

(32)

 

—j~ =

 

(определение ватта

см.

на стр. 125).

 

 

 

66. Закон Джоуля—Ленца

Так как 1 джоуль работы эквивалентен 0,24 калории, то работу тока можно оценить и в калориях, воспользо­ вавшись, например, формулами (316) и (18а) (стр. 147):

Q = 0,24 P rt кал,

(33)


Электричество

167

формула Джоуля Ленца, при помощи которой можно оценить тепловое действие тока: Q — количество кало­ рий, которое выделяет ток / на данном участке за i сек, если он встречает со стороны участка сопротивление г, например, когда ток идет по нагревательному прибору.

67. Единицы работы электрического тока

Так как произведение мощности на время дает работу (см. стр. 125), то единицы мощности: ватт, гектоватт, киловатт, будучи умножены на единицу времени — час, дадут единицы работы электричества:

1 ватт-час (вт-ч) = 3 600 джоулей, 1 гектоватт-час (гвт-ч) = 100 вт-ч =

= 360 000 дж,

1 киловатт-час (кет ■ч) = 1000 вт-ч = = 3 600 000 дж.

Формула работы тока (316) даст ватт-часы, еслн t вы­ ражено в чрсах, а не в секундах.

68. Магнитное поле

Пространство, в котором действуют магнитные силы,

называется магнитным полем.

69. Магнитные силовые линии

Силовой линией называется линия, указывающая на­ правление, по которому в той или иной точке поля дейст­ вует' на положительный магнитный полюс магнитная сила.

168

Электричество

70.

Магнитное поле тока. Электромагнит

Вокруг

тока возникает магнитное поле. Если ток те­

чет по проволочной спирали, то последняя ведет себя, как магнит. Если смотреть на конец спирали и ток при этом будет обтекать его в направлении, обратном движению

часовой стрелки (рис. 68), то этот конец

будет северным

полюсом;

для наблюдателя, к

 

которому обращен другой конец

 

спирали (южный полюс), ток бу­

 

дет течь по часовой стрелке.

 

Если внутрь этой спирали по- Ы

 

местить

стержень

из

мягкого

 

железа (сердечник), то он намаг­

.......

нитится, а все вместе взятое

образует электромагнит. Подъ-

 

емная сила его будет расти с

Рис' 68'

увеличением тока

и с

увелнче-

нием числа оборотов проволоки, приходящихся на 1 см длины спирали.

71.Действие магнитного поля на ток

Подвижной ток, находясь в магнитном поле, будет перемещаться под действием поля; направление переме­

щения тока' дается правилом трех пальцев левой руки\ три пальца — большой, указательный и средний — распола­ гают в трех взаимно перпендикулярных направлениях (рис. 69) так, чтобы указательный палец указывал направ­ ление силовых линий поля, средний — направление тока, тогда отогнутый большой палец укажет направление, куда будет перемещатся проводник.


Электричество

169

Рис. 69.

72.Действие тока на магнитную стрелку

Всвою очередь и ток будет действовать на подвиж­

ную магнитную стрелку

по

правилу

правой

руки

(fine.

70):

правую . руку

надо

обратить

ладонью

к магнитной

стрелке так, чтобы

ток шел

от

кисти к пальцам; тогда отогну­

тый большой палец укажет,

ку­

да

отклонится

северный

полюс

магнитной стрелки.

 

 

 

 

 

73.

Электромотор

 

 

Действие электромотора

основывается на действии силь­ ного магнитного поля на под­ вижный ток. Основные части

электромотора: сильные электромагниты, создающие магнитное поле; якорь — железный цилиндр, по длине кото­ рого вложены катушки, обтекаемые током; ток подво­ дится к катушкам через щетки п коллектор. На рис. 71 даны модель якоря электромотора н его схема.1

11 Зак. 974


170

Электричество

Рис.

74. Электромагнитная индукция

Если проводник или катушка будет перемещаться в магнитном поле н при этом пересекать магнитные сило­ вые линии (рис. 72), то в проводнике или катушке бу­ дет возникать индуктивная ЭДС, а если проводник или катушка замкнуты, то вместе с этим возникает индук­ тивный ток.

Направление индуктивной ЭДС определяется правилом правой руки. Правую руку с вытянутыми пальцами надо

Электричество

171

положить. вдоль проводника (рис. 73), движущегося поперек силовых линий так, чтобы силовые линии упирались в ладонь, а отогнутый большой палец указывал направление движения проводника; то­ гда вытянутые пальцы укажут направ­ ление ЭДС.

75. От чего за[висит индуктивная ЭДС

 

Индуктивная

ЭДС будет тем боль­

 

ше, чем сильнее

магнитное поле, чем

 

быстрее наперерез силовым линиям

 

движется проводник и чем длиннее сам

Рис. 73

проводник.

 

г

 

76. Переменный ток

Если в однородном магнитном поле (рис. 74) будет равномерно вращаться контур из проволоки, то с каждым полным оборотом в контуре возникает периодическименяющаяся по величине и направлению ЭДС и сила то-

п*

172

Электричество

ка, если контур замкнут. Такой ток, периодически (через равные промежутки времени) меняющийся по величине и направлению, называется переменным током.

77. Эффективное значение ЭДС и силы тока

При равномерном вращении витка в однородном .маг­ нитном поле ЭДС, возникающая в витке, является пере­ менной величиной, пропорциональной синусу угла поворота витка; то же самое можно сказать и о силе переменного тока, если сопротивление цепи не меняется. Ампер­ метр и вольтметр, вклю­ ченные в цепь переменного тока, показывают эффек­ тивные значения, соот­ ветствующие такому по­ стоянному току, который за это же время произво­ дит то же самое действие (эффект), например тепло­ вое, что и данный пере­ менный ток. Рис.. 75 по­

казывает кривую — сину­

картину

того, как ме­

соиду,

дающую

наглядную

няется

переменный ток за время одного

полного оборота

(за один период)

витка.

На

рисунке

по

вертикали отло­

жены

значения

силы

тока,

а

по

горизонтали — время,

соответствующее тому или иному положению витка.

В

качестве измерительных

приборов

переменного тока

можно

пользоваться тепловыми амперметрами и вольтмет­

рами.

 

 

 

 

 

 

 


Электричество

173

78. Мощность переменного тока

Мощность переменного тока в каждое мгновение равна произведению мгновенных - значений тока и напряжения.

Эффективная мощность, однако,

не равна произведению

эффективных сил тока и напряжения,

а

отличается

от

него некоторым постоянным для

каждого

генератора

мно­

жителем, меньшим единицы

и

обозначаемым

обычно

как cos <р:

 

 

 

 

 

 

W эфф = /эфф

^эфф COS <р.

 

 

 

Косинус фи определяется

режимом

работы

и конст­

рукцией машины. Чем больше косинус фи, тем лучше работает машина.

79. Самоиндукция

Изменения магнитного поля при замыкании и размыка­ нии данной цепи или вообще изменения в ней силы тока вызывают в самой же цепи возникновение индуктивной ЭДС; это явление называется самоиндукцией.

Особенно резко само­ индукция сказывается в' цепях, включающих зна­ чительное число сильных электромагнитов.

80. Трансформирование тока

Имея переменный ток низкого напряжения и большой силы, можно получить ток малой силы, но высокого

напряжения,, и наоборот (трансформировать ток). Это достигается с помощью трансформаторов. На рис. 76

174

Электричество

дана схема трансформатора: толстая обмотка с небольшим числом витков намотана на замкнутый железный сердеч­ ник; с другой стороны намотана тонкая обмотка с большим числом витков! Если по первой обмотке пропустить пере­ менный ток низкого напряжения и большой силы, то по второй пойдет переменный ток высокого напряжения и малой силы.

 

 

 

 

 

81.

Конденсатор

 

 

 

Два

проводника,

например

две металлических

пла­

стинки А

и

В

(обкладки, рис.

77),

между

"

" ,

которыми

помещен

слой

изолятора"

(днэлек-

трика),

например воздух,

стекло

и т. п., со-

+ -

ставят

конденсатор',

обкладки

конденсатора

*"

 

заряжаются

разноименными

зарядами. Между

+ _

 

заряженными

обкладками

в

диэлектрике

+ -

 

возникает

электрическое поле.

 

 

+ -

 

 

 

 

82.

Емкость

 

конденсатора

 

Рис.

77.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Емкостью конденсатора называется численное значе­ ние величины заряда (например, число кулонов), которое надо сообщить конденсатору, чтобы повысить напряжение' между обкладками на 1 вольт. Емкость конденсатора за­ висит от вещества изолятора и будет тем .больше, чем тоньше изолятор и чем больше поверхность обкладок.

83. Единицы

емкости

 

Единицей емкости является

фарада

(обозначается

F или ф) — емкость конденсатора,

у которого заряд в один

кулон повышаете' напряжение

на

1 вольт.

В практике