ВК-107. Попробуем двигатель с рамкой в качестве ротора (ВК-95) превратить в генератор, создающий э.д.с. за счёт электромагнитной индукции. Для этого нужно вращать ротор (рамку) внешним двигателем, а вместо батареи включить вольтметр. Он покажет, что за первые полоборота наведённая э.д.с. росла, а затем падала — рамка с разной скоростью пересекала магнитное поле. В следующие пол-оборота сменилось направление проводников и одновременно тока — генератор выдал точно такую же э.д.с.
Р-37. МОЩНОСТЬ ПРИ РАЗНОМ СООТНОШЕНИИ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА. Все приведённые рисунки будут в дальнейшем помогать нам в непростом деле анализа и применения электрических схем. Но некоторые будут встречаться особо часто, какие-то из них стоит разобрать подробнее и запомнить навсегда. В числе таких особо нужных и этот рисунок, он напоминает о том, что одну и ту же мощность Р можно получить при самых разных соотношениях напряжения U и тока I (1). Понимание этой простой истины привело к тому, что электроэнергетика ежегодно сберегает триллионы рублей, долларов, иен и прочей валюты. Об этом мы конкретно поговорим позже, а пока посмотрите, как в простой цепи получают одну и ту же мощность при разных напряжениях и токах (2). Из формулы Р = U∙I уже известным нам способом (Р-24) можно получить пару полезных расчётных формул, и ещё одну пару таких формул можно получить, заменив U или I их значениями, взятыми из закона Ома.
Т-95. Ферромагнитные и парамагнитные вещества в разной степени усиливают магнитное поле, диамагнитные ослабляют его. Можно в сотни и даже в тысячи раз усилить магнитное поле катушки, если вставить в нее сердечник из так называемых ферромагнитных веществ. К их числу относится сталь (железо), никель, кобальт, а также некоторые специальные сплавы и специальная керамика, содержащая окислы железа. Внешнее магнитное поле действует на магнитные домены ферромагнитного вещества таким образом, что их магнитные полюсы поворачиваются в одну сторону, всё физическое тело поляризуется, само становится магнитом, который может оказаться во много раз сильнее внешнего поля, созданного током в катушке.
Число, которое показывает, во сколько раз в том или ином веществе реальные магнитные силы превышают магнитные силы, созданные самой катушкой, называют относительной магнитной проницаемостью, обозначается она греческой буквой μ — «мю» (Р-46). У стали магнитная проницаемость μ около 7500, и это значит, что внутри стального сердечника, вставленного в катушку, магнитные силы поворачивали бы магнитную стрелку (стрелка внутри стального сердечника — это, конечно, мысленный эксперимент) в семь тысяч раз сильнее, чем внутри той же катушки, но без сердечника. Если в катушку вставлен стальной или иной ферромагнитный сердечник, то магнитное поле значительно усиливается не только в самом сердечнике, но и во всей области вблизи катушки. Потому что к магнитному полю катушки добавляется значительно более сильное магнитное поле намагнитившегося сердечника, этого уже, по сути дела, сильного постоянного магнита.
В электромагнитах практически всегда есть стальной или иной ферромагнитный сердечник, и именно к катушке с сердечником чаще всего относится само название «электромагнит».
Все остальные вещества, кроме ферромагнитных, делятся на две группы — диамагнитные и парамагнитные, и те и другие незначительно (на малые доли процента) влияют на реальные магнитные силы. При этом парамагнитные вещества незначительно усиливают магнитное поле, а диамагнитные незначительно ослабляют его.
Т-96. Основные характеристики магнитного поля — напряжённость Н, магнитная индукция В и магнитный поток Ф. Мы затратили довольно много усилий на знакомство с электрическими явлениями, с процессами в электрических цепях. Хочется верить, что это было интересное знакомство, но во всех случаях это было знакомство полезное. Можно даже сказать, необходимое. Потому что любой электрический аппарат, любая электрическая система — это прежде всего не что иное, как электрическая цепь. И, как уже не раз отмечалось, чувствовать себя свободно и легко в электрическом мире может только тот, кто глубоко понимает законы электрических цепей.
Во многих электрических приборах и установках работает не только электричество, но и магнетизм, однако, как правило, нечасто приходится разбираться в магнитных устройствах и процессах столь же детально, как в электрических. И всё же очень полезно иметь хотя бы самое общее представление не только о физической сущности важнейших магнитных процессов, но и о некоторых магнитных характеристиках и единицах их измерения.