Теперь, когда мы научились пользоваться полными или сокращенными обозначениями различных единиц измерения, я хочу показать тебе условные графические обозначения различных элементов электрических цепей. Вот для начала графические обозначения электрических элементов и приборов, измеряющих силу тока, которые (в зависимости от назначения) называют амперметрами, миллиамперметрами или микроамперметрами.
Вот самая простая схема (рис. 10).
Рис. 10. Условные обозначения резистора, гальванического элемента и прибора, измеряющего силу тока (а), и схема, состоящая из этих устройств (б).
Ты видишь здесь резистор R, включенный последовательно с амперметром; оба эти устройства соединены с батареей напряжением 4,5 В.
Предположим теперь, что стрелка амперметра показывает силу тока 0,1 А. Сможешь ли ты рассчитать сопротивление резистора?
Ты, Незнайкин, самостоятельно сформулировал закон Ома и теперь без труда можешь вывести из основного его выражения
Рассмотрим теперь случай с батареей, напряжение которой неизвестно, но от которой через резистор сопротивлением 50 Ом протекает ток 0,4 А.
И здесь, исходя из закона Ома, ты легко вычислишь напряжение батареи:
U = I х R = 0,4 x 50 = 20 В.
А теперь рассчитаем электрическую мощность (Р), рассеиваемую на резисторе. Мощностью называют количество энергии, рассеиваемое за одну секунду. Она, естественно, пропорциональна напряжению и силе тока. Единица измерения мощности называется ватт и сокращенно обозначается Вт.
Для рассмотренного нами случая
P = U х R = 20 x 0,4 = 8 Вт.
Составим цепь из батареи напряжением 40 В и трех последовательно соединенных резисторов, имеющих сопротивление соответственно 10, 30 и 40 Ом.
Сумма этих сопротивлений равна 80 Ом. По закону Ома протекающий по цепи ток будет равен:
При прохождении по первому резистору ток создаст на его выводах напряжение, равное 0,5 х 10 = 5 В. На втором резисторе напряжение будет равно 0,5 x 30 = 15 В и на третьем 0,5 x 40 = 20 В. В сумме эти три напряжения составляют 5 + 15 + 20 = 40 В, что равно напряжению батареи. Каждое из этих составляющих напряжений называется падением напряжения.
Я полагаю, мой дорогой друг, что эти элементарные расчеты не были утомительными. А теперь для продолжения занятий и для подхода к электронике я рекомендую тебе познакомиться с основными понятиями электромагнетизма и переменного тока.
Беседа третья
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
В ходе этой беседы двое наших друзей устанавливают связь между электричеством и магнетизмом.
Любознайкин. — Следуя советам моего дядюшки, я принес магнитную стрелку и два магнита: один подковообразный, а другой в виде прямого стержня.
Незнайкин. — Все это не только притягивает железо, но и вызывает у меня большой интерес…
Л. — Ну раз это тебя интересует, не можешь ли ты сказать, какое положение занимает магнитная стрелка, свободно вращающаяся на острие иглы?
Н. — Само собой разумеется, что окрашенный кончик стрелки направлен на северный полюс Земли.
Л. — Это почти верно. На самом деле магнитный полюс нашей планеты несколько смещен от ее географического полюса. Во всяком случае это острие стрелки само носит название северного полюса. А теперь я подношу к стрелке один из концов магнитного стержня.
Н. — Я вижу, что стрелка повернулась; ее южный полюс притянут магнитом. Уж не принимаешь ли ты меня, Любознайкин, за полного невежду? Я очень хорошо знаю, что разноименные полюсы притягиваются, а одноименные отталкиваются друг от друга. Следовательно, ты поднес к компасу северный полюс магнита.
Л. — Правильно. Магнитные поля действительно ведут себя аналогично электрическим полям или электрическим зарядам: одноименные отталкиваются, а разноименные (как, например, протоны и электроны) притягиваются (рис. 11).
Рис. 11. Северный полюс N намагниченного стержня притягивает южный полюс S свободно вращающейся магнитной стрелки компаса.