книги из ГПНТБ / Черкасов А.Л. Радиотовары учебник

гося со скоростью, не превышающей 0,1 скорости света, масса (т) равна m = 0,911 • 10-27 г. Отношение заряда электрона к его массе составляет

Масса электрона очень мала, а отношение его заряда к массе — величина очень большая. Поэтому под дей­ ствием сил электрического поля электрон может очень быстро и резко изменить скорость и направле­ ние движения. Именно эти свойства электрона и оп­ ределяют самое главное свойство электронных прибо­

мгновенное замыкание и размыкание электрических цепей или же чрезвычайно быстрое изменение вели­ чины тока в электрической цепи.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Электрические заряды одинаковых знаков оттал­ киваются, а разных — притягиваются. Пространство, в котором действуют силы взаимного притяжения или отталкивания между электрическими зарядами, назы­

Электрическое поле всегда сообщает движение за­ ряду, если силы поля, действующие иа этот заряд, не уравновешиваются какими-либо посторонними сила­ ми. Это говорит о том, что электрическое поле обла­ дает потенциальной энергией, т. е. способностью со­ вершать работу. Разность потенциалов двух точек поля называется н а п р я ж е н и е м .

Для измерения электрического потенциала и раз­ ности потенциалов, т. е. напряжения, введена специ­ альная единица, называемая в о л ь т о м {В). Для

10

ное передвижение свободных электронов в провод­

трического тока по проводнику является наличие разности потенциалов (напряжения) между его кон­ цами.

ский ток, который все время проходит в цепи в одном направлении и имеет неизменную величину, называет­ ся п о с т о я н н ы м . П е р е м е н н ы й т о к периодиче­ ски, определенное число раз в секунду, изменяет свою величину и направление. П у л ь с и р у ю щ и й ток, как и постоянный, течет в электрической цепи в одном направлении, но его величина, подобно величине пере­ менного тока, периодически изменяется. Условные графические изображения токов показаны на рис. 4.

Количество направленно движущихся электронов и их средняя скорость перемещения определяют ко­ личество электричества, которое проходит за единицу

через поперечное сечение проводника в течение 1 се­ кунды.

12

За единицу электрического тока принимают такой ток, при котором через поперечное сечение провод­ ника в 1 секунду проходит заряд в I кулон. Такая

Для выражения слабых токов используют тысячные

зом, 1 Л = 1000 мА = 1 000 000 мкА. Тысяча рек, по­ добных Волге, несут столько капель воды; сколько электронов составляет ток в 1 микроампер.

Величина тока, протекающего по проводам, зави­ сит не только от электрического напряжения, но и от

ствие, которое оказывают направленному движению электронов хаотически движущиеся молекулы и ато­ мы проводника. Обозначается сопротивление латин­ ской буквой R.

За международную величину сопротивления при­ нят 1 Ом, т. е. такое сопротивление, которым обла­ дает столбик ртути при 0°С длиной 106,3 см, имею­ щий одинаковое поперечное сечение по всей длине и массу 14,12425 г. Для измерения больших сопротив­ лений применяются единицы, называемые к и л о о м

(кОм) и м е г о м (МОм)\

1 МОм—1000 кОм= 1000000 Ом.

Сопротивление проводника зависит от его мате­ риала, длины, толщины и температуры. .

Электрическое сопротивление тем больше, чем длиннее проводник, чем меньше его сечение, чем хуже проводит ток материал, из которого он сделан, и чем выше температура проводника.

Если сопротивление проводника при определенной температуре обозначить буквой R, то сформулирован­ ную выше зависимость можно выразить формулой

R = p' j ,

13

РАБОТА И МОЩНОСТЬ ТОКА

Электрический ток способен совершать работу, т. е. по закону сохранения энергии энергия электри­ ческого тока может превращаться в другой вид энер­ гии (механическую, тепловую, световую и др.). Коли­ чество работы, совершаемой током за 1 секунду, на­

формулой, которая получается, если в исходной фор­ муле P —I-U вместо значения тока подставить его

выражение/ = -jj-; тогда

Р R '

Для определения работы электрического тока (Л), произведенной в течение определенного времени, не­ обходимо мощность в ваттах умножить на затрачен­ ное время в секундах:

A = P-t.

Работа тока характеризует расход электрической энергии. Единицей работы является в а т т - с е к у н д а

энергии.

Тепловое действие тока основано на том, что при прохождении по проводнику электрического тока элек­ троны сталкиваются с хаотически движущимися мо­ лекулами проводника и усиливают их движение, а это приводит к нагреву проводника, т. е. к выделению

15

тепла. Количество тепла измеряют к а л о р и я м и или д ж о у л я м и (кал или Док). Одна калория равна ко­ личеству тепла, которое необходимо для нагрева 1 г воды на 1° С.

По закону Джоуля — Ленца количество тепла, вы­ деляемого проводником, равно произведению силы тока в квадрате на сопротивление и время:

Q — l 2-R-t,

где Q — количество тепла, кал или Дж\ I — сила тока, А\

t — время, сек\

R — сопротивление, Ом.

На тепловом действии тока основана работа элек­ тронагревательных приборов и плавких предохрани­ телей в радиоаппаратуре.

Предохранитель, включенный в цепь, плавится при любом увеличении тока, благодаря этому электриче­ ская цепь автоматически размыкается, предотвращая порчу радиоаппаратуры.

В электрических цепях радиоустройств при по­ вреждении' изоляции могут возникнуть замыкания проводов, и приемники электрической энергии оказы­ ваются замкнутыми накоротко. При этом наблю­ дается значительное увеличение плотности тока и резкое повышение температуры, от которой не только может воспламениться изоляция проводов, но и рас­ плавиться провод.

Тепловое действие тока используется для размы­ кания поврежденной цепи в одном из автоматических устройств, широко применяемых на практике. Это устройство называется плавким предохранителем. Вследствие весьма малого сечения плотность тока в плавкой вставке значительно превышает плотность тока в проводнике, и уже при нормальном токе тем­ пература плавкой вставки оказывается значительно выше температуры провода. Поэтому даже при не­ большом увеличении тока в электрической цепи вставка плавится и цепь размыкается.

Для того чтобы предохранитель неограниченное время выдерживал рабочий ток в цепи и вместе с тем перегорал при увеличении тока, каждую плавкую вставку изготовляют на определенный номинальный

16

Величина магнитного поля катушки определяется произведением тока на число витков (ампер-витка­ ми). Магнитное поле катушки можно значительно увеличить, вставив внутрь ее стальной стержень. При этом магнитное поле сердечника оказывается в сотни и тысячи раз сильнее, чем собственное поле катушки.

Катушка с током и сердечником из стали назы­ вается электромагнитом. Он широко применяется в микрофонах, громкоговорителях, специальных ра­ диолампах-магнетронах и т. д. Если между полюсами постоянного магнита поместить проводник с током,

то проводник будет выталкивать­

нем возникает электрический ток. Возбуждение электрического тока в проводнике назы­ вается э л е к т р о м а г н и т н о й и н д у к ц и е й , а ток — и н д у к ц и р о в а н н ы м . На концах проводника, движущегося в магнитном поле, возникает Э Д С ин­ дукции. Но не только при пересечении магнитных си­ ловых линий в проводнике возникает индукцированный ток.

Как показывает опыт, индукцированный электри­ ческий ток возникает всегда при изменениях вели­ чины магнитного поля, в котором находится провод­ ник, по какой бы причине ни происходило это изме­ нение. Например, при замыкании и размыкании ключа К, находящегося в цепи I (рис. 6), отклоняется стрелка прибора, включенного в цепь II, которая имеет индуктивную связь с цепью I. Причиной появ­ ления тока является изменение величины магнитного поля, пересекающего витки катушек.

Явление возникновения ЭДС индукции водной ка­ тушке при изменении силы тока во второй (индук­

18

тивно связанной) катушке называется в з а и м н о й и н д у к ц и е й . В основе работы трансформаторов ле­ жит принцип взаимной индукции.

Если через катушку проходит ток, величина кото­ рого по каким-либо причинам изменяется, то будет изменяться и магнитное поле, создаваемое этой ка­ тушкой, а при изменении магнитного поля в провод­ нике должны индукцироваться ЭДС и ток. На пер­ вый взгляд это звучит не­

шей ее причине.

Величина ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения тока в цепи и от формы катушки. Чем больше скорость изменения тока, а также чем больше диаметр и число витков катушки, тем больше ЭДС самоиндукции (индуктивность). Индуктивность ка­ тушки повышается при внесении в нее сердечника из ферромагнитного материала.

Обозначается индуктивность буквой L, измеряется она в г е н р и (Г). За 1 генри принята индуктивность такой катушки, в которой при скорости изменения тока 1 А/сек ЭДС самоиндукции равна 1 В. В радио­ технике приходится измерять индуктивность в тысяч­ ных долях генри — м и л л и г е н р и (мГ) и в миллион­ ных долях — м и к р о г е н р и (мкГ):

1 Г =1000 н Г = 1 000 000 мкГ.

19