7. 3. Вопрос

1. Вычислите все неизвестные величины на схеме, изоб­раженной на рис. 8-10.

-Wr- ¹ МЛг-

R₂-330 0m R₃-150 0m

-VA-

-VW-

-VAr-

R. * 1 кОм

-УЛ-

-WV-

R_g = 560 Ом

Ч'1-

Рис. 8-10.

РЕЗЮМЕ

• Последовательная цепь обеспечивает только один путь для протекания тока.

• Следующие формулы описывают параметры последова­тельной цепи:

!т = ^IR₁ = ^JR₂ = ^IR₃ ="-^{= J}R„’

Rt = Rj + R2 + R3+. • .+R_n;

^ET = ^ER_t + ^ER₂ + ^ER₃ +• • '^+ER_n ’

I = E/R;

f*T ⁼ PR; ⁺ Pr₂ ⁺ Pr₃ +• • '⁺PR_n •

• Параллельная цепь обеспечивает более чем один путь для протекания тока.

• Следующие формулы описывают параметры параллель­ной цепи:

llll 1

— = — + — + —+...+ —;

ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОНИКУ 2

Техника безопасности 10

шшз 30

КШИт) 30

= х 33

Раздел 1 за 34

Глава 2 36

Г 109

t* 85

R 85

Г 93

Е„ 107

' 0 / % 165

,Л. 201

Г? 346

га 363

• Вычисления для последовательно-параллельных цепей проводятся следующим образом: формулы для последо­вательных цепей применяются к последовательным учас­ткам цепи, а формулы для параллельных цепей — к па­раллельным участкам цепи.

Глава 8. Самопроверка

1. Вычислите все неизвестные величины в изображенных

цепях

R₁ » 150 Ом

а,

Е_т = 30 В

R2 — 300 Ом

б.

300 Ом

Е_т = 30 В

В.

R-I = 100 Ом

-VA

^2 “ 50 Ом

R₃= 150 0м

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в со­стоянии:

• Различать три типа магнитов.

• Описать основные формы магнитов.

• Описать различия между постоянными и переменными магнитами.

• Описать магнитные свойства Земли.

• Сформулировать законы магнетизма.

• Объяснить явления магнетизма на основе атомной тео­рии и наличия у электронов спина.

• Объяснить магнетизм на основе теории доменов.

• Описать силовые линии и их значение.

• Дать определение проницаемости.

• Описать магнитное действие тока, текущего через про­водник.

• Описать принцип работы электромагнита.

• Объяснить, как определить полярность электромагни­та с помощью правила левой руки.

• Дать определение магнитной индукции.

• Дать определение остаточной намагниченности и ос­таточного магнетизма.

• Дать определение магнитного экрана.

• Описать, как используется магнетизм для получения электричества.

• Сформулировать основной закон электромагнетизма.

• Описать, как правило левой руки для генераторов мо­жет быть использовано для определения полярности ин­дуцированного напряжения.

• Описать, как генераторы постоянного и переменного тока превращают механическую энергию в электричес­кую.

• Описать, как работает реле в качестве электромехани­ческого переключателя.

• Обсудить сходство дверного звонка и реле.

• Обсудить сходство соленоида и реле.

• Объяснить, как работает магнитная лента в магнитофо­не.

• Описать, как работает громкоговоритель.

• Объяснить, как запоминается и считывается информа­ция при магнитной записи.

• Описать, как работает двигатель постоянного тока.

Электричество и магнетизм неразделимы. Понимать суть электричества означает понимать связь, которая су­ществует между магнетизмом и электричеством.

Электрический ток всегда создает магнитное поле, а магнитное поле является главным способом получения электричества. Кроме того, электричество проявляет спе­цифические свойства под влиянием магнетизма.

В этой главе рассмотрен магнетизм, электромагнетизм и связь между магнетизмом и электричеством.

9-1. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ

Слово магнит происходит от слова магнетит, названия минерала, обнаруженного в Магнезии в Малой Азии. Этот минерал — природный магнит. Другим типом магнитов являются искусственные магниты. Они изготовлены .из смеси мягкого железа и магнетита. Третьим типом магни­тов являются электромагниты. В них магнитное поле со­здается током, текущим по катушке с проводом.

Магниты имеют различные формы (рис. 9-1). Наиболее часто встречаются подковообразные, а также в виде брус­ка или кольца.

Магниты, сохраняющие свои свойства, называются по­стоянными магнитами. Магниты, сохраняющие только ма­лую часть своих свойств, называются временными магни­тами.

Рис. 9-1. Магниты имеют различные формы и размеры.

Магниты изготовляют из металлических или керамичес­ких материалов. Алнико (алюминий (А1), никель (Ni) и кобальт (Со)) и Кунифе (медь (Си), никель и железо (Fe)) — это два магнитных сплава, используемых для изготовле­ния магнитов.

Северный

магнитный

полюс

Северный географи- . ческий полюс

Южный географичес­кий полюс

Южный

магнитный

полюс

Рис. 9-2. Северный и Юж­ный магнитные полюса Зем­ли расположены близко к географическим Северному и Южному полюсам, но не совпадают с ними.

Сама Земля является громадным магнитом (рис. 9-2). Северный и Южный магнитные полюсы Земли расположе­ны близко к географическим Северному и Южному полю­сам, однако не совпадают с ними. Если подвесить прямоу­гольный магнит, то он расположится вдоль направления север-юг, одним концом указывая на Северный полюс Зем­ли, а другим на Южный. Принцип этот лежит в основе ус­тройства компаса, поэтому два конца магнита называют­ся Северным и Южным полюсами.

Магнит поворачивается в направлении север-юг благо­даря закону, аналогичному для положительных и отрица­тельных зарядов: одноименные магнитные полюса оттал­киваются, а разноименные — притягиваются. Магнитные полюса обозначаются цветом: Северный полюс — красным, а Южный полюс — синим.

Природа магнетизма — свойств магнита — имеет в своей основе свойства атома. Электроны, двигаясь по орбитам вокруг ядра атома, вращаются также вокруг своей оси, подобно Земле, двигающейся по орбите вокруг Солнца. Это движение электростатических зарядов создает магнитное поле. Направление магнитного поля зависит от направле­ния вращения электронов. Только железо, никель и ко­бальт являются природными магнитными элементами. Каждый из этих материалов имеет по два валентных элек­трона, которые вращаются в одном и том же направлении. Электроны в других материалах имеют тенденцию вра­щаться в противоположных направлениях, что лишает их магнитных свойств.

Ферромагнитными материалами называются материа­лы, реагирующие на действие магнитных полей. В ферро­магнитных материалах атомы объединяются в домены — группы атомов с упорядоченными магнитными полями, вроде микромагнитов. В ненамагниченном материале маг­нитные домены расположены хаотично, и суммарный маг­нитный эффект равен нулю (образец не является магнитом) (рис. 9-3). Если материал намагнитить, то домены выстра­иваются в одном направлении, и материал становится маг­нитом (рис. 9-4). Если намагниченный образец разделить на маленькие кусочки, каждый кусочек станет магнитом со своими собственными полюсами.

Рис. 9-4. Когда матери­ал намагничен, все до­мены ориентируются в одном направлении.

Рис. 9-3. Домены в не­намагниченном матери­але ориентированы хао­тично и образец не со­здает магнитного поля.

Доказательством «доменной теории» является то, что магнит при нагревании или механическом сотрясении теря­ет свой магнетизм (домены возвращаются в неупорядочен­ное состояние). Искусственный магнит, оставленный в по­кое, постепенно теряет свой магнетизм. Для предотвраще­ния этого прямоугольные магниты должны укладываться

стопкой противоположными полюсами друг к другу; под­ковообразные магниты должны быть замкнуты предохра­нительным бруском (рис. 9-5). Оба метода позволяют со­хранить магнитное поле.

Магнитное поле состоит из невидимых силовых линий, окружающих магнит. Эти линии можно «увидеть», поме­стив над магнитом лист бумаги, посыпанный железными опилками. Если бумагу слегка потрясти, то опилки сами упорядочатся в виде определенных линий, отражающих притягивающие их силы (рис. 9-6).

Силовые линии имеют несколько важных особенностей: они направлены от севера к югу и всегда образуют замк­нутую кривую; никогда не пересекаются, так как одина-

(А)

Рис. 9-5. Для предотвра­щения потери магнитных свойств плоские магниты укладываются в стопку один на другой (А); меж­ду полюсами подковооб­разного магнита разме­щается замыкающий бру­сок (Б).

Рис. 9-6. Магнитные силовые линии мож­но увидеть с помо­щью железных опи­лок.

ковые полюсы отталкиваются; стремятся образовать зам­кнутую линию наименьшего возможного размера, так как противоположные полюсы притягиваются и стремятся к объединению.

Характеристика, определяющая, является вещество ферромагнитным или нет, называется магнитной проницае­мостью. Магнитная проницаемость — это способность ма­териала воспринимать магнитные силовые линии. Матери­ал с высокой проницаемостью оказывает меньшее сопро­тивление силовым линиям, чем воздух.