Электричество шаг за шагом - [32]

) и длиной около 10 м. В электротехнике и в электронике широко используют детали, основная задача которых — оказывать определённое сопротивление электрическому току, эти детали так и называются — «сопротивления» (резисторы).

Соединительные провода в фонарике выполнены в виде жестяных пластинок, из-за их малой длины потери в них можно не учитывать, и провода отображаются на схеме обычными тонкими линиями. Когда выключатель замкнут, электроны непрерывно двигаются от «минуса» к «плюсу» — в цепи идёт ток, он сильно нагревает нить лампочки, и она светится. Одновременно появляется ионный ток в электролите батарейки, он возвращает её «минусу» электроны, которые ушли из него и по внешней цепи (лампочка, замкнутый выключатель, соединительные провода) добрались до «плюса». Благодаря этому внутреннему току на «минусе» сохраняется избыток электронов, на «плюсе» — их нехватка. Так продолжается до тех пор, пока батарейка не израсходует свои запасы химической энергии.

Глава 4 Не нужно бояться вопроса «сколько?»

Чтобы разобрать какой-нибудь автомобильный агрегат, нужен хороший набор инструментов. Электрические и электронные аппараты в этом отношении имеют серьёзное достоинство — многие из них вполне можно разобрать одной отвёрткой. Но что дальше? Хороший автомеханик сможет не только разобрать незнакомый агрегат, но и разобраться в нём — он видел много самых разных машин, понимает, можно даже сказать, чувствует механику. А вот в электрических и электронных аппаратах многое скрыто от нас, и трудно понять, что происходит в бессчётных деталях и хитросплетении проводов. Здесь нужно, прежде всего, знать, как характеристики какого-либо процесса (напряжение, ток, мощность и другие) влияют на работу всего аппарата. А для этого нужно знать, какими «метрами» и «граммами» пользуются электрики — как не только словами, но и цифрами оценивают электрическую цепь и то, что в ней происходит.

Т-43. Об электрической цепи иногда необходимо рассказывать не словами, а цифрами. С помощью карманного фонаря мы кое-что осветили в скрытых от взора электрических процессах, но открылась нам, как принято говорить, лишь качественная картина: «Потери в проводах можно не учитывать», «На «минусе» сохраняется избыток электронов, на «плюсе» — недостаток», «В цепи идёт ток», «Ток сильно нагревает нить лампочки». Чтобы управиться с фонариком, этих представлений более чем достаточно, но в наших планах знакомство с электрическими машинами, более сложными и даже значительно более сложными, чем карманный фонарь. Чтобы понять протекающие в них процессы, нам нужно будет пользоваться не только качественными, но и количественными оценками. «В цепи идёт ток». Насколько сильный? «Ток сильно нагревает нить лампочки». Какая при этом расходуется мощность? «На «минусе» сохраняется избыток электронов». С какой силой он выталкивает их во внешнюю цепь?

Коротко говоря, нужно научиться рассказывать об электричестве не только словами, но и цифрами, что, кстати, мы очень часто делаем в повседневной жизни. Ведь когда вы приходите в магазин, то не пользуетесь словами «много» или «мало», вы называете продавцу цифру и единицу измерения, например просите у него 2 литра молока, 300 граммов сыра или 12 штук тетрадей в клеточку.

Давайте ещё раз воспользуемся простой и понятной схемой карманного фонаря и с её помощью введём несколько очень важных количественных характеристик, ими можно будет потом широко пользоваться при знакомстве с другими электрическими схемами.

Т-44. Единица электрического заряда — кулон (К). Начнём с самого начала, попробуем количественно оценить первопричину всех электрических процессов — электрический заряд.

Единица длины — метр, массы — килограмм, времени — секунда. Согласованная с ними единица электрического заряда — кулон, сокращённо К. Эта единица названа в честь Шарля Кулона (1736–1806), одного из основателей науки об электричестве. Согласно традиции единица измерения, которая происходит от собственного имени, в сокращённом виде обычно начинается с большой буквы, и поэтому сокращённое обозначение метра — м, секунды — с, килограмма — кг, а кулона — К. Но когда такую единицу пишут полностью, большая буква в начале неуместна, и мы пишем 5 К, но 5 кулонов.

Каждый, конечно, представляет себе длину один метр, массу один килограмм тоже представить нетрудно, такую массу имеет литр воды. Да и секунда вполне ощутимый интервал времени: спокойно произнесите «двадцать один» — и на это уйдёт примерно секунда. А что такое кулон? Много это или мало? Как можно представить себе такой электрический заряд?

ВК-52.На электрических схемах многие их элементы, например лампочки, электродвигатели, соединительные провода, часто отображают в виде сопротивлений. Это вполне возможно потому, что при анализе схемы и расчётах достаточно знать лишь сопротивление R того или иного элемента. Да и самому паяльнику или кофеварке не требуется от генератора каких-либо специальных условий, достаточно получить от него необходимое напряжение и мощность, которая обеспечит заданную силу тока.

У натёртой стеклянной палочки очень небольшой заряд — миллионные доли кулона. Но отсюда совсем не следует, что целый кулон — это какая-то астрономическая величина. У наэлектризованной палочки заряд небольшой, но и электрические силы её невелики, она всего лишь поднимает лёгкие клочки бумаги. Даже в карманном фонарике действуют совсем иные заряды — «минус» батареи (отрицательный электрод) каждую минуту поставляет в цепь электроны с суммарным зарядом уже 0,2–0,5 кулона, а в средний электродвигатель из сети может за секунду поступать заряд в десятки кулонов.