Произошла авария и город погрузился во тьму! Только фары редких, проезжающих машин косыми лучами освещали ослепшие окна домов... Но вот, поздно ночью аварию устранили и?.. И ровно в 00 часов, нуль-нуль минут, включили рубильник и?.. А теперь вопрос!? Через какое время у Вас в доме опять вспыхнет свет и жизнь наладится? Через какое время электроны вышедшие из чрева электростанции доползут до Вашего дома, если?.. Если электростанция находится в двухстах километров от Вашего дома, а скорость электронов под воздействием электрического поля равна 0,1 мм/сек.!? Если Вы сразу же глубоко задумались... Если Вы взяли в руки калькулятор и?.. Значит всё, что здесь написано и далее, именно для Вас уважаемые «домохозяйки»!
Почему «домохозяйки», в смысле слово взято в скобочки? Да потому, что «домохозяйки» это не только женщины всю жизнь стоящие у «Вечного огня», но отчасти и мужики, ни черта не делающие и в своих казалось бы сугубо мужских делах, разбираются хуже любых домохозяек! У меня на работе есть такие инфантильные особи муженского пола. Они и думают не головой и как оказалось и руки у них растут оттуда же!
Пришли мы как-то в гости к своим не очень знакомым. Хозяина дома не оказалось, только его жена. И вот как обычно женщины удалились на кухню, — посплетничать естественно. Мне ничего не оставалось, как ходить по квартире и как бы с любопытством всё вокруг разглядывать... Всё было как у всех, но одна вещь меня очень заинтересовала! На стене висела узорчатая, большая, мельхиоровая ложка. Кто помнит семидесятые-восьмидесятые, тот понял о чём речь. Ложка, как ложка вот только тыльная сторона вся в каких-то царапинах, выбоинах.
«Это, что с ней?» — показывая ложку, спросил я хозяйку.
— У нас же молотка в доме нет! Вот мы ей гвозди и забиваем!..
Всего моих мини-лекций семь. Насколько возможно постараюсь Вас не нагружать подробностями. Думаю, что Вы узнаете что-то новое для себя, полезное и посмотрите на всё другими глазами!? Возможно появится и восьмая мини-лекция? Всё зависит от Вашей реакции уважаемые читатели!
Посмотрите вокруг: на улице, в магазине, в транспорте, дома наконец... И везде можно увидеть применение так называемого постоянного тока. Светодиодные светильники, электронные весы, трамвай, троллейбус, электровозы на железной дороге и линиях метро. Автомобили, самолёты и пр. все используют постоянный ток. Дома: радиоприёмники, телевизоры, печи СВЧ, мобильники, плеера, компьютера, смартфоны и прочая электронная дребедень.
Так что же такое ток и тем более постоянный? Ток это упорядоченное движение заряженных (электрически) частиц. За направление движения тока принято движение положительно заряженных частиц. И хотя было некоторое предположение, что ток в металлах создают свободные электроны рис1., но окончательно это было доказано лишь с помощью простого опыта рис2. Катушку с намотанным на неё проводом раскручивали, а затем резко тормозили. К концам катушки был подключен гальванометр, очень чувствительный прибор. Теоретически, электроны обладающие массой должны были после торможения по инерции двигаться, так ещё должен течь ток? Так оно и случилось! При торможении гальванометр показывал присутствие тока.
А откуда же нам взять этот самый ток? Оттуда, от источника. Впервые такой источник был изобретён итальянским учёным Вольта рис3. Источник был химическим элементом и представлял собой набор из цинковой и медной пластин, между которыми находилась суконка смоченная раствором кислоты. Такой элемент назвали гальваническим по имени ещё одного умного итальянца Гальвани. Если соединить несколько элементов последовательно рис6, а. то получится батарея, так называемый вольтов столб. При таком подключении, электродвижущая сила, — Э.Д.С. возрастёт пропорционально числу элементов. И наоборот при параллельном соединении Э.Д.С. останется прежней, а ток возрастёт также пропорционально числу элементов рис6 b. Э.Д.С. иначе ещё называют разностью потенциалов или напряжением. Я против такого понятия как напряжение и в следующей части постараюсь Вам это показать! Такие конструкции из химических элементов, назвали электрическими батареями. Но кто-то, от большого ума конечно (вспомните батарею отопления в квартире, состоящую из секций или артиллерийскую из орудий!) назвал элемент батареей хотя это в принципе неверно! На рис4. показаны современные элементы и батарея. Она слева на рисунке и имеет прямоугольную форму. Все остальные элементы и не смотря на разные объёмы выдают не более 1,5 вольт. Прямоугольная же батарея, — 9 вольт. На рис5. показан ещё один тип химического элемент, — аккумулятор. У кого мобильники, те периодически развлекаются, заряжая и разряжая эти самые аккумуляторы!
Окружающие нас предметы и мы кстати тоже, делятся на проводники и диэлектрики. Проводники — тела, в которых электрические заряды (заряженные тела) свободно перемещаются на значительные расстояния. Проводники: металлы во всех состояниях, ионизированные газы и растворы электролитов! Ещё раз подчёркиваю и ЭЛЕКТРОЛИТОВ, растворов солей или кислот. Мы же на 80, где-то процентов состоим из воды! Нет! Нет не из минералки, а гораздо хуже... Одним словом считайте, что мы накачены этим самым электролитом! В проводниках заряды, это электроны, а в газах и электролитах ионы. В диэлектриках нет зарядов способных перемещаться как им захочется, — это связанные заряды.
Итак, электрический постоянный ток, — упорядоченное движение заряженных частиц (электронов, ионов), имеющее постоянную величину и направление. График такого тока показан на рис7. Участки а,б и в,г переходные процессы, — ток не может в силу различных причин мгновенно достигнут максимальной величины и также мгновенно исчезнуть! Величина, сила тока измеряется в амперах по имени Ампера, французского физика. Как и во всех измерениях к основной единице добавляют соответствующие приставки... Э.Д.С., разность потенциалов, напряжение измеряется в вольтах, естественно по имени того же самого Вольта, с добавлением тех же уменьшительно-ласкательных приставок.
Как только появились источники тока, так тут же учёные дядьки кинулись изучать и выводить всякие законы. Пропуская ток по проводнику обнаружили, что ток рождает магнитное поле и как оказалось может повлиять на магнитную стрелку рис8. Сменили направление тока, изменялось и поле, — стрелка заняла противоположное положение рис9. Свёрнутый в катушку провод создаёт значительно большее магнитное поле и естественно, тут же был изобретён электромагнит рис10. «Ё-моё! — как-то воскликнул английский физик Фарадей, — если ток рождает магнитное поле, то почему же поле не может рождать ток?!» Сказано сделано! Так была открыта электромагнитная индукция рис11. В момент ввода обычного магнита в катушку возникал ток и наоборот при вытаскивании также возникал ток, но уже противоположного направления. Если поле не менялось, — ток исчезал! Если бы это было не так, то это был бы «вечный двигатель» (источник), но увы! Так был изобретён генератор постоянного тока рис12. Одно плохо, хотя ток двигался в одном направлении, но смотря на график, был скорее не постоянным, а бугро-образным рис13. (голубая штриховая кривая)! Но если в нашем генераторе поместить ещё одну рамку, перпендикулярную первой, получим результирующую кривую рис15-16. При увеличении числа рамок кривая рис16. выравняется и с некоторой долей фантазии её можно назвать прямой, а ток постоянным! И такие генераторы, кстати стоят в автомобилях и уже много-много-много лет заряжают автомобильные аккумуляторы.