Файл: Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера.pdf

Е. Ф. К О М А Р О В

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ РАДИОТЕЛЕМАСТЕРА

(издание 2-е, дополненное и переработанное)

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О Д О С А А Ф

М о с к в а — 1973

к0 3 4 1 -0 9 5 072(02)—73 6 3 -7 3

Настоящая книга представляет собой переработанное и до­ полненное издание книги «Учебное пособие радиотелемастера» (изд. ДОСААФ 1970 год). Как и в первом издании, в настоя­ щей книге основное внимание уделено вопросам, с которыми приходится иметь дело технику-ремонтнику радиотехнической аппаратуры. К ним относятся устройство, принцип действия, возможные повреждения и ремонт радиоприемников и телеви­ зоров .

/ У У 0 2

і ъ - ъ № 3 1

(С ) Издательство ДОСААФ. 1973

О С Н О В Ы Э Л Е К Т Р О Т Е Х Н И К И

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

А

ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ЗАРЯДЕ

Как известно из физики, все окружающие нас тела со­ стоят из мельчайших частиц, атомов, которые в свою оче­ редь состоят из положительно заряженных ядер и отрица­ тельно заряженных электронов, причем количество ядер и электронов в атомах различных химических элементов различно. По мере возрастания порядкового номера данного элемента в таблице Менделеева возрастает его атомный вес, изменяются его физические и химические свойства и воз­ растает количество заряженных частиц внутри атома. Та­ ким образом, каждый элемент имеет свои вполне опреде­ ленные свойства, которые целиком зависят от количества

ирасположения заряженных частиц внутри атома.

Вобычных условиях атомы электрически нейтральны, так как заряд ядра равен суммарному заряду электронов, окружающих ядро. Однако при некоторых условиях атом может отдать или присоединить к себе один или несколько электронов. Атом, имеющий избыток или недостаток эле­ ктронов, называется отрицательным или положительным ионом. Таким образом, в теле будут преобладать либо отрицательные, либо положительные заряды.

Количество недостающих или избыточных электронов может быть м е р и л о м величины электрического заряда.

Единицей заряда является к у л о н , который представ­ ляет собой количество электричества, содержащее 6,3 • ІО18 электронов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.

ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОТЕНЦИАЛЕ

Если в некотором пространстве находятся два или не­ сколько заряженных тел, то на каждое из них будет дей­ ствовать сила, двигающая его в определенном направлении: при зарядах противоположных знаков тела притягиваются

3

друг к другу, а при одинаковых знаках зарядов — отталки­ ваются. Это объясняется тем, что пространство вокруг каждой заряженной частицы приобретает особые свойства, при которых данный заряд начинает действовать на другие заряды. Материальная среда, в которой проявляются силы взаимодействия электрических зарядов, называется э л е к ­ т р и ч е с к и м п о л е м .

Электрическое поле обладает энергией и способно со­ вершать работу. Если в электрическое поле, созданное не­ которой системой зарядов, внести единичный положитель­ ный заряд и при помощи сторонней силы перемещать его в данном поле, то во всех точках этого поля на заряд будет действовать некоторая сила. По величине этой силы можно судить об интенсивности или н а п р я ж е н н о с т и дан­ ного электрического поля. Чем больше напряженность поля, тем с большей силой действует оно на внесенный в него заряд.

Сторонняя сила перемещает заряд, преодолевая сопро­ тивление сил электрического поля, и,следовательно,совер­ шает некоторую работу. При этом энергия в той точке поля, куда был внесен заряд, увеличится. Такое увеличение (при­ ращение) энергии можно выразить следующей формулой:

где ф! — приращение энергии электростатического поля, отнесенное к единичному положительному заряду;

Wx — приращение энергии электростатического поля, связанное с перемещением из бесконечности в данную точку поля электрического заряда q.

ризует ту работу, которая совершается внешней, сторонней, силой при переносе единичного положительного заряда изза пределов поля в данную точку. Потенциал является одной из характеристик электрического поля в данной его точке.

Если в формулу (1) вместо величины подставить единицу энергии, т. е. д ж о у л ь (дж), а вместо величины q подставить единицу заряда к у л о н (к), то полученная величина представит собой единицу электрического потен­ циала, которая получила название в о л ь т (в). Вольт — разность потенциалов двух точек электрического поля, при

4

перемещении между которыми заряда в 1 к совершается ра­ бота в 1 дж:

В практике используются как более крупные — кило­ вольт (кв), так и более мелкие — милливольт (мв), микро­ вольт (мкв) единицы измерения электрического потенциала: 1 кв = 1000 в; 1 в — 1000 мв — 1 000 000 мкв.

Потенциалы различных точек электрического поля мо­ гут быть равными друг другу, а могут быть и различными. Потенциалы могут иметь положительное или отрицательное значение, а также могут равняться нулю. Точка нулевого потенциала может быть выбрана произвольно, но на практи­ ке обычно принимают равным нулю потенциал земли.

Для определения работы, совершаемой сторонней силой при перемещении заряда q от некоторой точки А электри­ ческого поля до точки В этого поля, необходимо знать разность электрических потенциалов, действующих в этих точках. Такая разность потенциалов между двумя точками электрического поля, численно равная той работе, которую совершает сторонняя сила при переносе единичного положи­ тельного заряда из одной точки в другую, носит название

Электрическое напряжение так же, как и электрический потенциал, измеряется в вольтах.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ВЕЩЕСТВА. ПРОВОДНИКИ

Ид и э л е к т р и к и

Ввеществе, помещенном в электрическое поле, под дей­ ствием сил поля возникает процесс движения свободных зарядов в направлении сил поля. Способность вещества

переносить электрические заряды под действием электричес­ кого поля называется э л е к т р о п р о в о д н о с т ь ю вещества. Электропроводность вещества зависит от кон­ центрации свободных электрических заряженных частиц. При высокой концентрации зарядов электропроводность вещества больше, чем при малой.

5

Все тела в зависимости от электропроводности можно раз­ делить на три группы: проводники, полупроводники й ди­ электрики (изоляторы).

П р о в о д н и к о м принято называть такое тело, в объе­ ме которого имеется много свободных зарядов, т. е. зарядов, способных перемещаться внутри этого объема. Различают проводники с электронной проводимостью (проводники первого рода) и проводники с ионной проводимостью (про­ водники второго рода).

К проводникам первого рода относятся все металлы и металлические сплавы. В объеме металлического тела име­ ется много свободных электронов, которые являются носи­ телями электричества в таких проводниках. К проводникам второго рода относятся электролиты, представляющие собой водные растворы кислот, щелочей, солей и др. В электроли­ тах носителями электричества являются ионы, на которые распадаются молекулы растворенного вещества.

которые по своим проводящим свойствам занимают среднее положение между проводниками и диэлектриками, напри­ мер селен, германий, кремний, а также ряд искусственных соединений.

Следует отметить, что четкую границу между полупро­ водниками и диэлектриками или между полупроводниками и проводниками провести невозможно и отнесение того или другого вещества к одной из трех категорий является весьма условным.

ПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Поместим в электрическое поле пластинку из металла. Под воздействием внешнего электрического поля свободные электроны в металле начнут двигаться против направле­ ния силовых линий поля и сконцентрируются на одной стороне металлической пластинки, вследствие чего она будет иметь отрицательный заряд. На другой стороне плас­ тинки будет наблюдаться недостаток электронов, и она

6

окажется заряженной положительно. В самой пластинке возникнет внутреннее электрическое поле (поле наведенных

ческого поля, то диполи будут поворачиваться сильнее и растягиваться в длину. При какой-то определенной напря­ женности внешнего поля внутримолекулярные силы сцеп­ ления не смогут противостоять действию сил поля и моле­ кула разорвется. Наступит пробой диэлектрика.

7

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ

Пусть имеется некоторое проводящее тело. Сообщим это­ му телу извне дополнительный заряд q. Внесенные заряды распределятся на поверхности тела и при достаточной его изоляции от других тел будут находиться там относительно долгое время. Следовательно, данное проводящее тело обла­ дает способностью н а к а п л и в а т ь и удерживать элект­ рические заряды (а стало быть, и электрическую энергию). Такое свойство проводников носит название э л е к т р и ­

ч е с к о й е м к о с т и .

Вокруг заряженного тела обра­ зуется электрическое поле, а по­ верхность тела будет иметь некото­ рый потенциал ф. Если увеличить заряд данного тела, то увеличится потенциал тела, вследствие чего возрастет напряженность электри­ ческого поля, окружающего тело. Следовательно, заряд тела и его потенциал прямо пропорциональны друг другу.

При одной и той же величине заряда потенциал поверх­ ности тела в большой степени зависит от размеров и формы данного тела. Поэтому в последнее соотношение необходимо ввести коэффициент С, который определит накопительные возможности данного конкретного тела, т. е. его электри­ ческую емкость:

q = Сер,

где q — заряд тела;

Ф— потенциал тела;

С— электрическая емкость тела.

Емкость одного уединенного тела, даже при больших его размерах, мала. Значительно большей емкостью обла­ дает система из двух проводящих тел при условии, что они располагаются достаточно близко друг от друга и за­ ряжаются разноименными зарядами (рис. 3). Такая система

справедлива показанная ранее зависимость q = Сф, только вместо потенциала ф в формулу необходимо ввести разность

8

потенциалов, действующую мйжду этими телами, т. е. cpt —

— Фг:

Ранее было показано, что разность потенциалов двух точек можно представить как напряжение, действующее меж­ ду этими же точками. Заменяя выражение в скобках на величину Uc получим:

где q — заряд любого из двух тел, образующих конденса­ тор;

Uс — напряжение, действующее между телами; С — электрическая емкость конденсатора.

Из формулы 2а видно, что чем меньше емкость конден­ сатора, тем при том же заряде будет больше напряжение на его обкладках.

Для того, чтобы получить конденсатор большей емкости, оба проводящие тела изготавливают в виде тонких плас­ тин и располагают на небольшом расстоянии друг от друга (рис. 4). Емкость такого п л о с к о г о к о н д е н с а т о- р а будет прямо пропорциональна площади 5 его пластин

Для измерения величины электрической емкости вве­ дена единица измерения, которая называется ф а р а д о й .

Фарада — емкость проводника, потенциал которого повы­ шается на 1 в, если на этот проводник поместить заряд в 1к. Если в формулу 2 а вместо величины q подставить единицу заряда, т. е. кулон, а вместо величны Uc — еди­ ницу напряжения, т. е. вольт, то в этом случае емкость бу­

Фарада является очень большой и не всегда удобной единицей измерения емкости. Поэтому были введены более мелкие единицы: м и к р о ф а р а д ы (мкф) и п и к о ф а - р а д ы (пф): 10 = ІО6 мкф = ІО12 пф.

9