Беседы по Электротехнике: Электричество - от простого к сложному

А. Л. Кульский

Можно с полнейшим основанием утверждать, что ареной разнообразнейших физических процессов являются не только земные просторы, но также невообразимый по своим масштабам звездный мир и вся бесконечная Вселенная. Не удивительно, что колоссальное количество этих процессов основывается на проявлении ОЧЕНЬ ОГРАНИЧЕННОГО числа СИЛ - ГРАВИТАЦИОННЫХ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, МАГНИТНЫХ и ЯДЕРНЫХ.

Гравитационные силысамые загадочные. Именно они управляют движением галактик, звезд и планет, они же вызывают притяжение всех тел на Земле к ее центру. Но при воздействии элементарных частиц, атомов, молекул, небольших тел, гравитационные силы играют роль настолько малую, что ими вполне можно пренебречь. Ядерные силы, обеспечивая устойчивость атомного ядра, очень быстро убывают с рас- стоянием и вне атомного ядра практически не проявляются. А вот ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИЛЫ в природе имеют удивительно широкую "арену деятельности".

Изучение и использование ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИЛ лежит в основе всех известных электротехнических явлений. Что и породило ЭЛЕКТРОТЕХНИКУ. А развитие электротехники дало толчок к возникновению ЭЛЕКТРОНИКИ.

Для того чтобы наглядно представить себе, где проходит граница между электротехникой и электроникой, полезно запомнить следующее. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА - это область науки и техники, рассматривающая законы функционирования и методы расчета различных электрических цепей.

Например, представим себе цепи, в составе которых имеются лампочки, электромоторы, трансформаторы и т.д. Но если цепь способна самостоятельно реагировать на ВНЕШНЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ независимо от того, имеет ли оно непосредственно электрический характер или даже неэлектрический, но преобразуемый к электрическому виду специальными преобразовательными устройствами (датчиками), т.е. если электрическая цепь предназначена для работы с ВНЕШНИМ сигналом, это уже ЭЛЕКТРОНИКА !

Внешний сигнал может представлять собой и световое воздействие, и тепловое, а также механическое, химическое, биологическое и т.д. Когда таким сигналом являются электромагнитные волны, применяют термин РАДИОЭЛЕКТРОНИКА.

Можно утверждать, что "возраст" радиоэлектроники лишь немногим превышает 100 лет. Все удивительные чудеса, которые оказалось возможным реализовать благодаря успехам РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (компьютеры, телевизоры, аудио и видеоаппаратуру, миниатюрные кинокамеры, радиотелефоны, пейджеры и т.д.) это, в сущности, еще только НАЧАЛО электронных чудес! Радиоэлектроника (и будущее только подтвердит это) может неизмеримо больше!...

Радиоэлектронику можно уподобить удивительной сказочной стране, бесконечно богатой разнообразнейшими чудесами и тайнами. И тот, кто однажды попал в эту страну, уже ни за что не захочет покинуть ее! Но, как и полагается во всех сказках (даже в том случае, если они абсолютно реальны), чтобы попасть в эту удивительную страну, необходим ВОЛШЕБНЫЙ КЛЮЧИК. Именно он способен открыть двери, ведущие в этот сказочный мир. Этим ключиком, правда, надо еще завладеть.

Что же он из себя представляет? Прежде всего - это знание основных законов электротехники и электроники. Понимание сущности физических процессов, лежащих в основе этих законов. Последовательное и настойчивое изучение современной компонентной базы, методов конструирования и монтажа. И конечно же, проявление творческой инициативы. Но даже всего этого - КРАЙНЕ НЕДОСТАТОЧНО! Почему?

Когда мы греемся вечером у костра или когда ставим на кухне чайник на плиту, мы имеем дело с огнем. Он видимый, очень горячий, а потому - ПОНЯТНЫЙ! Когда же мы имеем дело с электрической цепью, то, на первый взгляд, НИКАКОЙ ОПАСНОСТИ она не несет. И это в основном так и есть.

Правильно смонтированная и эксплуатируемая электротехническая цепь - образец безопасности! Но при этом не стоит забывать, что внесение в эту цепь (случайное или намеренное) посторонних проводящих предметов способно коренным образом нарушить эту благостную картину.

Если обычный костер разгорается медленно (в лучшем случае для этого требуются минуты), и температура его независимо от размеров костра ограничена (немногим более 800° С), то температура, развиваемая при аварийной ситуации в электротехнической цепи, МГНОВЕННО достигает МНОГИХ ТЫСЯЧ ГРАДУСОВ!

В пар превращаются самые тугоплавкие металлы - платина и вольфрам! Их раскаленные брызги разлетаются с высокой скоро- стью и способны нанести тяжелейшие трав- мы и ожоги. Помимо этого, электротехнические цепи обладают еще одним поражающим фактором. Он ВСЕГДА ПРИСУТСТВУЕТ в любой, нормально функционирующей электрической цепи.

Речь идет об электрическом напряжении. Его наличие в определенной точке цепи совершенно незаметно! До того самого момента, пока неосторожный пользователь не соприкоснется с ним. Поэтому будущим энтузиастам электроники полезно усвоить на всю дальнейшую жизнь несколько правил, которые необходимо помнить всегда и везде:

1. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО - ЭТО НАДЕЖНЫЙ И НЕЗАМЕНИМЫЙ ДРУГ, НО ОЧЕНЬ СТРАШНЫЙ, СМЕРТЕЛЬНО ОПАСНЫЙ ВРАГ!

2. ЛЮБЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ РАБОТЫ НЕСОВМЕСТИМЫ С РАЗГИЛЬДЯЙСТВОМ И ХАЛАТНОСТЬЮ.

3. ВСЕ ЭЛЕКТРОМОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ ВЫПОЛНЯЮТСЯ ТОЛЬКО ПРИ ОТКЛЮЧЕННОМ ЭЛЕКТРОПИТАНИИ И ВЫНУТОЙ ИЗ СЕТЕВОЙ РОЗЕТКИ ВИЛКИ.

4. НЕОБХОДИМО ПОМНИТЬ, ЧТО ПРИ НЕКОТОРЫХ УСЛОВИЯХ ОПАСНОСТЬ ДЛЯ ЖИЗНИ ПРЕДСТАВЛЯЕТ НАПРЯЖЕНИЕ, РАВНОЕ 12 В!

Это, естественно, не означает, что электроника - нечто крайне опасное и недоступное. Ни в коем случае! Но вот собранность, сосредоточенность и внимательность - это качества, необходимые для будущего электронщика. Теперь можем начать подробный разговор об электричестве и электронике... Мы не можем сказать в точности, когда люди впервые обнаружили, что тела могут быть НАЭЛЕКТРИЗОВАНЫ.

Во всяком случае произошло это очень давно. Документально описал этот факт впервые философ из Эллады Фалес Милетский (IV-й век до н.э.). По его словам, ткачихи заметили способность янтаря притягивать к себе легкие предметы, НЕ СОПРИКАСАЯСЬ с ними, после того как этот янтарь потерли о шерсть. Странное поведение янтаря и некоторых других веществ, поначалу казалось всего лишь любопытным курьезом. А между тем здесь проявляются законы, управляющие большинством явлений на Земле. Как же сегодня поясняется явление электризации?

Согласно нашим современным знаниям, все вещества состоят из атомов, которые, в свою очередь, имеют сложное устройство. В середине атома расположено ядро, вокруг которого, как часто принято говорить, ВРАЩАЮТСЯ электроны.

Каждый из электронов несет ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ отрицательный заряд. При этом, как подтвердили ВСЕ эксперименты, НЕ СУЩЕСТВУЕТ ситуации, при которой заряд электрона можно изменить в ту или иную сторону! Другое дело - скорость и энергия электрона. Вот они-то великолепно поддаются регулированию.

Заметим, что в действительности электроны вокруг атомного ядра НЕ вращаются! Они как бы присутствуют на различных расстояниях от ядра. И ВЕРОЯТНОСТЬ их присутствия в определенной области внутри атомного пространства характеризуется различными значениями.

Добавим, что различные атомы (в зависимости от состава ядра) имеют и разное количество электронов. В нейтральном атоме количество ПРОТОНОВ в ядре равно количеству НЕЙТРОНОВ. А количество ЭЛЕКТРОНОВ равно количеству протонов.

Электрические заряды протона и электрона равны по величине и ПРОТИВОПОЛОЖНЫ по знаку! А вот их массы отличаются почти в 1800 раз. Вот в каком соотношении находятся массы "тяжелого" протона и "легкого" электрона.

Следующее фундаментальное понятие, без которого невозможно изучать электротехнику, - это законы ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ электрических зарядов.

Прежде всего отметим, что ОДНОИМЕННЫЕ электрические заряды ВСЕГДА взаимно отталкиваются, РАЗНОИМЕННЫЕ всегда притягиваются. Иначе говоря, заряды ВСЕГДА взаимодействуют друг с другом. Вот уже сотни лет, как продолжается в физике великий спор - как же осуществляется взаимодействие двух зарядов?

Первоначально полагали, что электрические заряды непосредственно через пустоту (вакуум) действуют друг на друга. При этом каждый заряд на расстоянии "чувствует" присутствие другого. Подобная точка зрения известна, как ТЕОРИЯ ДАЛЬНОДЕЙСТВИЯ.

<< Предыдущая  [1]  2  3  4  5  6  7  Следующая >>