Электричество в нашей жизни - [5]
Чтобы понять устройство машин постоянного тока (динамо), обратимся к рисунку 6. Мы видим ту же проволочную рамку, вращающуюся между полюсами магнита. Отличие — в креплении концов рамки. Раньше концы рамки припаивались каждый к своему отдельному кольцу. Теперь концы рамки присоединены к половинкам одного, но разрезанного пополам кольца. Когда верхняя часть рамки окажется внизу, она будет своим полукольцом касаться уже нижней щётки. Понятно, что через эту щётку пойдёт ток прежнего направления. Точно так же будет сохранено направление тока и в верхней щётке, когда её достигнет часть рамки, бывшая прежде внизу. Благодаря такому устройству каждая из присоединённых к полукольцам щёток всё время сохраняет свою полярность, и ток во внешней цепи не изменяет своего направления, то-есть остаётся постоянным.
Устройство машин постоянного тока (рис. 7) соответствует схеме на рисунке 6.
Источники постоянного тока (динамо) и электродвигатели (моторы) постоянного тока устроены совершенно одинаково.
Внутренней вращающейся частью (ротором) является «якорь» — барабан, на котором закреплён целый ряд проволочных рамок. Концы рамок присоединены к своим отрезкам кольца, образующим пластинчатый коллектор, по которому скользят щётки. «Якорь» вращается внутри статора, который представляет собой станину с несколькими парами полюсных наконечников. На эти наконечники надевается обмотка возбуждения для создания магнитного поля (постоянные магниты применяют очень редко).
Из того факта, что «моторы» и «динамо» постоянного тока имеют одинаковое устройство, можно сделать вывод, что одна и та же машина может быть и источником тока, и его потребителем. В самом деле, если вращать якорь машины от турбины, то в его обмотке будет наводиться ток. Это будет динамо. Если же в якорь подать ток от другого источника, то он благодаря взаимодействию с магнитным полем обмотки возбуждения будет сам вращаться. Получится электромотор.
Это и называется «обратимостью электрических машин». Замечательное свойство обратимости электрических машин открыли более ста лет назад русские академики и выдающиеся учёные — электротехники Б. С. Якоби и Э. X. Ленц. Огромный вклад в создание электрических машин внесли также русские учёные П. Н. Яблочков. А. Г. Столетов и другие.
5. НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРОВ
При передаче тока по проводам в них выделяется тепло — тем больше, чем больше сопротивление проводов. Эти вредные тепловые потери быстро возрастают с увеличением силы передаваемого тока. Необходимо свести их до минимума — иначе слишком много энергии потеряется «при транспортировке». К снижению потерь в проводах ведут два пути: 1) уменьшение сопротивления проводов; 2) уменьшение силы передаваемого тока.
Уменьшение сопротивления проводов возможно лишь в ограниченных пределах. Если идти только этим путём, то достаточно экономическая передача электроэнергии из Шатуры в Москву потребовала бы очень толстых «проводов» — сечением в несколько десятков квадратных метров, что совершенно неприемлемо.
Остаётся второй путь — снижение силы тока.
Выдающиеся русские электротехники П. Н. Яблочков, а затем И. Ф. Усагин ещё в последней четверти прошлого столетия создали один из важнейших в электротехнике аппаратов — трансформатор (что значит преобразователь). Благодаря трансформатору стало возможным, как мы сейчас увидим, передавать электрическую энергию на очень большое расстояние.
Трансформатор преобразует величину тока и его напряжение без изменения мощности.
Для того чтобы понять, как работает трансформатор, выясним прежде, что такое мощность электрического тока.
Мы уже говорили, что величина напряжения измеряется вольтами, а сила тока — амперами. Если помножить число вольт на число ампер, получится работа, произведённая электрическим током за одну секунду. А работа тока в секунду и есть его мощность. Единица электрической мощности — ватт. Чтобы узнать расход электрической энергии, нужно величину мощности в ваттах помножить на время в часах, в течение которого расходовалась эта мощность.
Для удобства счёта ваттчасы превращают в гектоваттчасы (гекто означает 100) и киловаттчасы («кило» — 1000).
Итак, мощность любой электрической установки определяется произведением силы тока на напряжение. Предположим, мощность нашей установки 20 ватт. Эту величину можно представить так:
Мы видим, что величина мощности остаётся неизменной, хотя величины силы тока и напряжения изменяются. Остаётся найти, каким техническим способом можно изменять ток и напряжение при неизменной мощности. Эта задача и была решена с изобретением трансформатора.
Трансформатор представляет собой железную раму, на которой закреплены две проводниковые катушки (рис. 8).
Если через одну катушку пропускать переменный ток, то рама намагничивается, причём создаваемое в ней магнитное поле — тоже переменное. Это переменное магнитное поле будет по законам электромагнитной индукции наводить переменный ток во второй катушке.
Книга в легкой и доступной форме рассказывает об истории электротехники и немного касается самого начального этапа радиотехники. Автор дает общую картину развития знаний об электричестве, применения этих знаний в промышленности и технике. В книге содержится огромное количество материала, рисующего как древнейшие времена, так и современность с её проблемами науки и техники. В русской литературе — это первая попытка дать читателю систематическое изложение накопленных в течение веков фактов, которые представляют грандиозный путь развития учения об электричестве и его практического применения.
Слово «паразит» ни у кого не вызывает положительных эмоций. Паразитами называют тех, кто живет за чужой счет, — идет ли речь о людях или патогенных организмах. Тем не менее, само существование паразитов будоражит наше воображение: нас поражает их способность адаптации к меняющимся внешним условиям, их сложный жизненный цикл, их «модус операнди», не имеющий аналогов в животном мире. Эта книга максимально доступным языком, с использованием множества примеров рассказывает о том, чем занимается наука паразитология.
Наш прекрасный мир и его чудесная природа обрели свой вид только благодаря грибам, без которых немыслима ни одна экосистема. Без них не было бы ни наших лесов, ни нашего климата, да и, возможно, самой жизни. Грибы вездесущи, и, если использовать их правильно, они могут помочь нам в совершенно неожиданных областях. Грибы – партнеры, грибы – мастера утилизации отходов, грибы – чудо-лекарство, грибы – источник страсти… Известный австрийский биолог и специалист по охране природы, автор более 20 книг Роберт Хофрихтер, обобщая научные данные и собственный профессиональный и жизненный опыт, расскажет в этой книге о многом, чего мы до сих пор не знали о грибах.
Книга рассказывает о прошлом, настоящем и будущем самых, быть может, загадочных созданий на Земле. О том, как выглядели древнейшие, ранние киты, как эти обитавшие на суше животные миллионы лет назад перешли к водному образу жизни, мы узнаем по окаменелостям. Поиск ископаемых костей китов и работа по анатомическому описанию существующих видов приводила автора в самые разные точки планеты: от пустыни Атакама в Чили, где обнаружено самое большое в мире кладбище древних китов — Серро-Баллена, до китобойной станции в Исландии, от арктических до антарктических морей. Киты по-прежнему остаются загадочными созданиями.
Птичьи яйца – важная составляющая нашей культуры, символ плодовитости, неотъемлемый атрибут религиозных верований и мифологических представлений. Издревле за яйцами охотились коллекционеры и зачастую рисковали жизнью, взбираясь по скалистым склонам в поисках уникальных экземпляров. Казалось бы, яйцо устроено очень просто – но эта простота лишь кажущаяся. Один из ведущих орнитологов современности, известный британский популяризатор науки, обладатель множества наград за исследования в области поведенческой экологии и орнитологии, Тим Беркхед делится своими уникальными знаниями и раскрывает множество тайн этого настоящего чуда природы.
Как происходит дыхание? Почему нам порой не хватает воздуха и какое отношение имеет к этому маленькая Русалочка? Как наши эмоции влияют на дыхание? Почему мы кашляем, но не чувствуем боли в дыхательных путях? Может ли вырасти новое легкое? Как самый большой орган нашего тела защищается от микробов и вредных веществ. И самое главное: что мы можем предпринять, чтобы этот чудесный орган сохранял свою работоспособность всю жизнь? Обо всем этом увлекательно и захватывающе повествует специалист по легким Кай-Михаэль Бе. Для широкого круга читателей.
Книга основателя Игнобелевской (Шнобелевской) премии — сборник эссе о самых разных исследованиях вполне почтенных ученых. Только вот предмет этих исследований заставляет читателей сначала рассмеяться, а потом задуматься о весьма серьезных вещах. Почему чаще всего крадут книги по этике? Как найти оптимальный способ нарезки ветчины с помощью математики? Отчего танцоры в Вегасе получают большие чаевые в определенные месяцы? И какое ухо лучше распознает ложь — правое или левое? Абрахамс рассказывает о подобных довольно странных исследованиях в области биологии, физики, математики и других наук с большим юмором, иронией и — глубоким знанием человеческой природы.
…Люди научились точно учитывать время, когда развилась астрономия — наука о небесных светилах. Только благодаря астрономии мы умеем точно ответить на вопросы: «который час?», «какое сегодня число?», так как эта наука дала правила выверки часов и правила счета дней и годов, то есть то, что называется календарем. Объяснению этих правил и посвящена предлагаемая брошюра.
Каким образом научились записывать звук, какие для этого пришлось придумать машины, как совершенствовались эти машины со временем, какую роль играет искусство записи и повторения звука в современной жизни — обо всем этом и рассказывается в нашей книге.
В брошюре Г. И. Покровского «Наука и техника в современных войнах» говорится о большой роли современной науки и техники в военном деле. Автор рассматривает важнейшие проблемы естественных и технических наук, связанные с военным делом. Брошюра не претендует на полноту освещения затронутых в ней вопросов, на всестороннее их рассмотрение. Автор стремился дать материал для суждений на эту тему, помочь военнослужащим в развитии творческой мысли и в самостоятельной работе по обобщению опыта учебы, воспитания и боевой подготовки, в выработке смелого, верного научного предвидения, чтобы никакие неожиданности не могли застать их врасплох.Брошюра рассчитана на офицеров Советской Армии, Авиации и Флота.
В последние годы развития радиотехники возникло большое число новых применений радио. Этот период, по словам видного советского радиоспециалиста академика А.И. Берга, является «началом эпохи радиоэлектроники, так как именно в эти годы началось широчайшее внедрение радиоэлектронных методов во все отрасли науки, техники и народного хозяйства»…