Р-33. ЭТОГО РЕЗИСТОРА ЛУЧШЕ БЫ НЕ БЫЛО ВООБЩЕ, НО ОН, К СОЖАЛЕНИЮ, ВСЕГДА ЕСТЬ. На рисунке вы видите пять одинаковых условных схем, помогающих объяснить важную особенность любого электрического генератора. На каждой схеме мы, прежде всего, видим два выходных провода, по которым генератор выдаёт во внешний мир свою продукцию — электродвижущую силу (э.д.с.) Uг. К этим проводам подключается нагрузка Rн. Как только нагрузка будет включена, во внешней цепи и в самом генераторе появится ток, он как раз и будет перебрасывать электрическую мощность оттуда, где она была создана, туда, где она будет выполнять какую-то работу. Этот ток пройдёт через внутреннее сопротивление генератора Rвнг, то есть пройдёт через резистор, который позволяет учесть потери энергии в самом генераторе.
В первом случае (1) генератор работает вхолостую, нагрузка не включена (Rн = оо), ток равен нулю, энергия в Rвнг не теряется, на выходе генератора действует э.д.с. Е. При сравнительно малой нагрузке (2), то есть при большом сопротивлении Rн, (чем меньше сопротивление Rн, тем большии ток от генератора потребляется, тем больше нагрузка), ток весьма невелик и на потери в Rвнг можно не обращать внимания. Увеличим нагрузку в 10 раз (3), уменьшив для этого в 10 раз сопротивление нагрузки Rн. Потери уже заметны, но напряжение генератора пока вполне приемлемое (Uг ~= 27 В) и в целом режим хороший, спокойный. Попытки форсировать его, получить от генератора значительно больший ток, быстро приводят к грустным результатам (4, 5) — из-за большого тока растут потери Rвнг сильно падает рабочее напряжение Uг и генератор может быстро выйти из строя.
Т-91. Магнитное поле, оказывается, можно получить, размахивая натёртой пластмассовой палочкой. Итак, откуда берётся магнетизм? Какая частица хранит мельчайшую порцию магнитных сил, подобно тому, как электрон или протон хранят мельчайшую порцию электрического заряда, вместе с массой полученную при рождении нашей Вселенной?
Ответить на заданный вопрос, оказывается, не так уж сложно, достаточно проделать несколько очень простых опытов. Для них, правда, придётся добыть кое-какое оборудование: батарейку, две лампочки для карманного фонаря, компас и кусок провода. Соберите из этих элементов простейшую электрическую цепь для начала с одной лампочкой. Поднесите компас к проводу, по которому пойдёт ток, и на мгновение замкните цепь — стрелка компаса отклонится от своего привычного направления на Север и повернётся в сторону провода. Включите в цепь вторую лапочку последовательно с первой лампочкой и повторите опыт — ток в цепи уменьшится, и стрелка компаса отклонится слабее. А теперь повторите опыт, включив вторую лампочку параллельно первой, — сопротивление цепи уменьшится, ток возрастёт, и стрелка отклонится к проводу сильнее. Смените направление тока, поменяв полярность подключения батареи, и стрелка компаса отклонится в противоположную сторону. И последнее: разорвите цепь, прекратите ток в ней, и стрелка компаса тут же вернётся в исходное состояние, позабыв о проводнике, на который она только что равнялась, стрелка компаса будет, как всегда, показывать на Север.
ВК-100. Нам пришлось немало узнать, знакомясь с устройством современных электрогенераторов. Большой путь прошли и сами они от замысловатых приборов, появившихся вскоре после открытия электромагнитной индукции, до серийных машин мощностью в сотни тысяч и даже в миллион киловатт. У них в роторе находится электромагнит (ВК-94), а катушки, в которых наводится э.д.с., неподвижны — через скользящие контакты проще передать в ротор не очень большую мощность для магнитной системы.
Р-34. ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ (РАССТОЯНИЯ), МАССЫ, ВРЕМЕНИ И СИЛЫ. Рисунки от Р-34 до Р-38 помогут нам подвести некоторые итоги, прежде чем двинуться дальше в совершенно новые разделы книги. Первые три рисунка, так же как ранее Р-20, помогают вспомнить или наново определить для себя единицы, в которых мы количественно оцениваем участников событий в электрических цепях и сами эти события. Так, на этом рисунке Р-34 мы прежде всего (1) отмечаем единицу оценки длины 1 метр, сокращённо 1 м (принято говорить «единица измерения длины», «единица измерения массы», «единица измерения электрического тока» и т. д.). Меньше чем 150 лет назад, а именно в 1875 году, единица 1 м вместе с другими единицами была принята Конференцией 17 стран (Великобритания, Германия, Италия, Россия, США, Франция и другие), и этим как бы официально узаконили конец хаоса, когда чуть ли не каждый большой рынок по-своему отсчитывал длину или вес. История метра началась почти за 100 лет до его международного признания — в 1791 году французская Академия наук предложила парламенту страны сделать единицей длины часть проходящего через Париж меридиана. Несколько лет идея обсуждалась и утверждалась, группа учёных в полевых командах измерила реальную длину меридиана на участке Дюнкерк — Барселона (больше 1000 километров), и в 1799 году из платины был изготовлен эталон метра, равный по длине 1/40 000 000 (одной сорокамиллионной) части Парижского меридиана. Сейчас эталоны этого класса хранятся в музеях и практически не используются — наука научилась более точно измерять представленные ими величины. Так, например, длину 1 метр можно представить как расстояние, которое свет в вакууме проходит за 1/299 792 458 секунды.