ВК-108. Теперь вместо переключателя с двумя полукольцами поставим два контактных кольца — одно соединим с началом рамки, другое с её концом. В результате после первой половины оборота наведённая э.д.с. сменит полярность — «плюс» и «минус» поменяются местами. После окончания второй половины оборота всё начнётся сначала. И вывод: мы получили генератор переменной э.д.с. Одну из её полярностей (условно положительную) откладываем вверх от горизонтальной оси, другую (отрицательную) — вниз.
Р-38. ПОПРОБУЕМ ЗАГЛЯНУТЬ В НЕВИДИМЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МИРЫ. Главная особенность всех электрических систем в том, что мы не видим и очень часто даже не представляем себе, что в них происходит, как они работают. В попытках понять, что именно происходит в конкретных электрических машинах, неоценима помощь специальных измерительных приборов: вольтметра, амперметра и омметра. Как обещают сами названия, эти приборы позволят измерить напряжение и ток в каком-либо участке цепи и реально действующее сопротивление этого участка. Внимательный читатель уже, видимо, заметил, что амперметр включается последовательно в цепь, где нужно измерить ток (3), а вольтметр подключается параллельно участку, на котором измеряют напряжение (2). Что же касается сопротивления, то его лучше всего измерять при полном отключении от цепи, в которой протекает ток (4). Попутно отметим, что сопротивление амперметра должно быть как можно меньше, чтобы он при включении в минимальной степени влиял на измеряемый ток. Сопротивление вольтметра, напротив, должно быть как можно больше, чтобы прибор не снижал сопротивление участка, на котором измеряется напряжение. Омметр оценивает измеряемое сопротивление Rx по величине тока, который создаёт в цепи небольшой собственный гальванический элемент Б, расположенный внутри омметра.
Первым на рисунке показан хорошо всем известный прибор для измерения времени — часы (1). В данном случае мы видим три стрелки и три шкалы для отсчёта часов, минут и секунд. Это огромное удобство, оно позволяет замечать и крупные интервалы времени (часы), и мелкие (секунды, каждая длится в 3600 раз меньше часа). На рисунках вверху показаны электроизмерительные приборы, которые, судя по шкале, используют тактику часов и тоже могут измерять как большие, так и малые величины напряжений, токов и сопротивлений. Как это делается, пояснит следующий рисунок.
Когда нам понадобились единицы измерения электрических характеристик — напряжения, тока, сопротивления, мощности, — то мы начали с минимальной порции электрического заряда, с электрона. Из него была сформирована реальная единица заряда (кулон), и дальше уже всё пошло легко и просто, мы легко ввели единицы измерения и оценки величины тока, напряжения, сопротивления, энергии и мощности: ампер, вольт, ом, джоуль, ватт.
С единицей магнетизма дело обстоит сложней. Во всяком случае, сделать эталоном магнитные свойства единичного электрона или какой-либо атомный кольцевой ток было бы слишком сложно. Одна из основных магнитных единиц — напряжённость магнитного поля Н, она говорит о том, с какой силой магнитное поле в данной точке действовало бы на определённый пробный магнит, а конкретно на проводник с током 1 А. При этом предполагается — и это очень важно, — что дело происходит в вакууме и свойства среды на действие поля не влияют. Поэтому можно считать, что напряжённость поля Н — это абсолютно личная характеристика магнита или электромагнита (Т-8), она говорит только о его собственных возможностях, о том, какие силы могли бы действовать в его магнитном поле. Единица напряжённости — ампер/метр (произносится «ампер-на-метр), сокращённо А/м. Магнитное поле с такой напряжённостью появляется на расстоянии 16 сантиметров от проводника, по которому идёт ток 1 ампер.
Итак, напряжённость Н говорит о том, что могло бы делать магнитное поле в вакууме, без учёта влияния среды, в которой реально действуют магнитные силы. А между тем влияние среды, как мы уже отметили, может быть очень сильным, она, в частности, может в сотни и тысячи раз усиливать действие магнитного поля. Поэтому вводится ещё одна характеристика — магнитная индукция В, она говорит о том, с какой силой магнитное поле действует в данной точке реально, с учётом среды. Естественно, что магнитная индукция В зависит от исходной, от первичной характеристики поля, от его напряжённости Н: чем больше Н, тем во всех случаях больше индукция В. При этом влияние среды учитывается с помощью особого коэффициента магнитной проницаемости μ (Р-46). Сделав все необходимые упрощения и приняв во внимание нужные числовые коэффициенты, можно записать В = μ∙Н и, заглянув в таблицу, определить, что один и тот же источник магнитного поля при неизменной его напряжённости Н будет создавать в стальном сердечнике (μ = 7500) в несколько тысяч раз большую магнитную индукцию В, чем в воздухе, где практически μ = 1. Или иными словами, магнитное поле будет действовать в стали в 7500 раз сильнее, чем в воздухе.