Σχετικά με το ηλεκτρικό ρεύμα, την τάση και την ισχύ από ένα σοβιετικό παιδικό βιβλίο: απλό και σαφές

Στη Σοβιετική Ένωση, που σημείωσε πολύ σοβαρές επιτυχίες στην ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, το ραδιοερασιτεχνικό κίνημα έγινε ευρέως διαδεδομένο. Πολλές χιλιάδες νέοι πολίτες έχουν σπουδάσει ραδιομηχανική υπό την καθοδήγηση εκπαιδευτών σε ραδιοφωνικούς κύκλους και ραδιοφωνικές λέσχες που διαθέτουν ειδική τεχνική βιβλιογραφία, εργαλεία και όργανα. Πολλοί από αυτούς στο μέλλον έγιναν διπλωματούχοι μηχανικοί, σχεδιαστές, επιστήμονες.

Δημοσιεύτηκε δημοφιλής επιστημονική βιβλιογραφία για τέτοια ραδιοκυκλώματα, στην οποία εξηγήθηκαν διάφορα θέματα φυσικής, μηχανικής, ηλεκτρολόγων μηχανικών και ηλεκτρονικών σε απλή γλώσσα με μεγάλο αριθμό εικονογραφήσεων.

Ένα από τα παραδείγματα τέτοιων βιβλίων είναι το βιβλίο του Cheslov Klimchevsky "The Alphabet of a Radio Amateur", που εκδόθηκε από τον εκδοτικό οίκο "Svyazizdat" το 1962. Η πρώτη ενότητα του βιβλίου ονομάζεται "Ηλεκτρολόγος Μηχανικός", η δεύτερη ενότητα είναι "Ραδιόφωνο Μηχανική», το τρίτο είναι «Πρακτικές συμβουλές». , το τέταρτο τμήμα — «Εγκαθιστούμε μόνοι μας».

Το ίδιο το βιβλίο μπορείτε να το κατεβάσετε εδώ: Το Ερασιτεχνικό Ραδιοφωνικό Αλφάβητο (άγριο)

Αυτό το είδος βιβλίου τη δεκαετία του 1960 δεν ανήκε σε ιδιαίτερα εξειδικευμένη λογοτεχνία.Κυκλοφόρησαν σε κυκλοφορία δεκάδων χιλιάδων αντιτύπων και προορίζονταν για μαζικό αναγνώστη.

Το ραδιόφωνο Raz εφαρμόστηκε τόσο ολοκληρωτικά στην καθημερινή ζωή των ανθρώπων, οπότε εκείνη την εποχή πίστευαν ότι δεν μπορούσες να περιοριστείς μόνο από την ικανότητα να περιστρέφεις τα πόμολα.Νίκα. Και κάθε μορφωμένος πρέπει να σπουδάσει ραδιόφωνο για να κατανοήσει πώς γίνεται η ραδιοφωνική μετάδοση και η ραδιοφωνική λήψη, να εξοικειωθεί με τα βασικά ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα που είναι το κλειδί της θεωρίας της ραδιομηχανικής. Είναι επίσης απαραίτητο, σε γενικές γραμμές, να εξοικειωθείτε με τα συστήματα και το σχεδιασμό των συσκευών λήψης.

Ας δούμε μαζί και ας κρίνουμε πώς εκείνη την εποχή ήξεραν να εξηγούν περίπλοκα πράγματα με απλές εικόνες.

Ένας αρχάριος ραδιοερασιτέχνης της εποχής μας:

Σχετικά με το ηλεκτρικό ρεύμα

Όλες οι ουσίες στον κόσμο και, κατά συνέπεια, όλα τα αντικείμενα γύρω μας, βουνά, θάλασσες, αέρας, φυτά, ζώα, άνθρωποι, αποτελούνται από αμέτρητα μικρά σωματίδια, μόρια και τα τελευταία, με τη σειρά τους, από άτομα. Ένα κομμάτι σιδήρου, μια σταγόνα νερό, μια ασήμαντη ποσότητα οξυγόνου, είναι μια συσσώρευση δισεκατομμυρίων ατόμων, ένα είδος σε σίδηρο, άλλο σε νερό ή οξυγόνο.

Αν κοιτάξετε το δάσος από απόσταση, μοιάζει με μια σκοτεινή λωρίδα που είναι μονοκόμματη (συγκρίνετε το, για παράδειγμα, με ένα κομμάτι σίδερο). Καθώς πλησιάζουν στην άκρη του δάσους, διακρίνονται μεμονωμένα δέντρα (σε ένα κομμάτι σιδήρου - άτομα σιδήρου). Ένα δάσος αποτελείται από δέντρα. Ομοίως, μια ουσία (όπως ο σίδηρος) αποτελείται από άτομα.

Σε ένα δάσος κωνοφόρων, τα δέντρα είναι διαφορετικά από ό,τι σε ένα φυλλοβόλο δάσος. Ομοίως, τα μόρια κάθε χημικού στοιχείου αποτελούνται από άτομα διαφορετικά από τα μόρια άλλων χημικών στοιχείων. Έτσι, τα άτομα σιδήρου είναι διαφορετικά από, ας πούμε, τα άτομα οξυγόνου.

Πλησιάζοντας ακόμα πιο κοντά στα δέντρα, βλέπουμε ότι το καθένα από αυτά αποτελείται από έναν κορμό και φύλλα. Κατά τον ίδιο τρόπο, τα άτομα της ουσίας αποτελούνται από τα λεγόμενα Πυρήνας (κορμός) και ηλεκτρόνια (φύλλα).

Ο κορμός είναι βαρύς και ο πυρήνας είναι βαρύς. αντιπροσωπεύει το θετικό ηλεκτρικό φορτίο (+) του ατόμου. Τα φύλλα είναι ελαφριά και τα ηλεκτρόνια είναι ελαφριά. σχηματίζουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο (-) στο άτομο.

Διαφορετικά δέντρα έχουν κορμούς με διαφορετικό αριθμό κλαδιών και ο αριθμός των φύλλων δεν είναι ίδιος. Ομοίως, ένα άτομο, ανάλογα με το χημικό στοιχείο που αντιπροσωπεύει, αποτελείται (στην απλούστερη μορφή του) από έναν πυρήνα (κορμό) με πολλά θετικά φορτία — τα λεγόμενα πρωτόνια (κλαδιά) και μια σειρά από αρνητικά φορτία — ηλεκτρόνια (φύλλα).

Στο δάσος, στο έδαφος ανάμεσα στα δέντρα, συσσωρεύονται πολλά πεσμένα φύλλα. Ο άνεμος σηκώνει αυτά τα φύλλα από το έδαφος και κυκλοφορούν ανάμεσα στα δέντρα. Έτσι, σε μια ουσία (για παράδειγμα, ένα μέταλλο) μεταξύ μεμονωμένων ατόμων υπάρχει μια ορισμένη ποσότητα ελεύθερων ηλεκτρονίων που δεν ανήκουν σε κανένα από τα άτομα. αυτά τα ηλεκτρόνια κινούνται τυχαία μεταξύ των ατόμων.

Εάν συνδέσετε τα καλώδια που προέρχονται από μια ηλεκτρική μπαταρία στα άκρα ενός κομματιού μετάλλου (για παράδειγμα, ενός ατσάλινο γάντζο): συνδέστε το ένα άκρο του στο συν της μπαταρίας — φέρτε το λεγόμενο θετικό ηλεκτρικό δυναμικό (+) σε αυτό, και το άλλο άκρο στο μείον της μπαταρίας - φέρτε αρνητικό ηλεκτρικό δυναμικό (-), τότε τα ελεύθερα ηλεκτρόνια (αρνητικά φορτία) θα αρχίσουν να κινούνται μεταξύ των ατόμων μέσα στο μέταλλο, ορμώντας στη θετική πλευρά της μπαταρίας.

Αυτό εξηγείται από την ακόλουθη ιδιότητα των ηλεκτρικών φορτίων: αντίθετα φορτία, δηλαδή θετικά και αρνητικά φορτία έλκονται μεταξύ τους. σαν φορτία, δηλαδή θετικά ή αρνητικά, αντίθετα απωθούν το ένα το άλλο.

Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια (αρνητικά φορτία) στο μέταλλο έλκονται από τον θετικά φορτισμένο (+) ακροδέκτη της μπαταρίας (πηγή ρεύματος) και επομένως κινούνται στο μέταλλο όχι πλέον τυχαία, αλλά προς τη θετική πλευρά της πηγής ρεύματος.

Όπως ήδη γνωρίζουμε, ένα ηλεκτρόνιο είναι ένα ηλεκτρικό φορτίο. Ένας μεγάλος αριθμός ηλεκτρονίων που κινούνται προς μία κατεύθυνση μέσα στο μέταλλο συνθέτουν τη ροή των ηλεκτρονίων, δηλ. ηλεκτρικά φορτία. Αυτά τα ηλεκτρικά φορτία (ηλεκτρόνια) που κινούνται στο μέταλλο σχηματίζουν ηλεκτρικό ρεύμα.

Όπως ήδη αναφέρθηκε, τα ηλεκτρόνια κινούνται κατά μήκος των καλωδίων από το μείον στο συν. Ωστόσο, συμφωνήσαμε να θεωρήσουμε ότι το ρεύμα ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση: από το συν στο μείον, δηλαδή, σαν να μην είναι αρνητικά, αλλά θετικά φορτία κινούνται κατά μήκος των καλωδίων (τέτοια θετικά φορτία θα έλκονται στο μείον της πηγής ρεύματος) .

Όσο περισσότερα φύλλα στο δάσος παρασύρονται από τον άνεμο, τόσο πιο πυκνά γεμίζουν τον αέρα. Ομοίως, όσο περισσότερα φορτία ρέουν στο μέταλλο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα του ηλεκτρικού ρεύματος.

Δεν μπορεί κάθε ουσία να μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα με την ίδια ευκολία. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κινούνται εύκολα, για παράδειγμα στα μέταλλα.

Τα υλικά στα οποία τα ηλεκτρικά φορτία κινούνται εύκολα ονομάζονται αγωγοί ηλεκτρικού ρεύματος. Ορισμένα υλικά, που ονομάζονται μονωτές, δεν έχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια και επομένως δεν ρέει ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από τους μονωτές. Οι μονωτές περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων υλικών, γυαλί, πορσελάνη, μαρμαρυγία, πλαστικά.

Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που υπάρχουν σε μια ουσία που άγει ηλεκτρικό ρεύμα μπορούν επίσης να συγκριθούν με σταγονίδια νερού.

Τα μεμονωμένα σταγονίδια σε ηρεμία δεν δημιουργούν ροή νερού. Ένας μεγάλος αριθμός από αυτούς σε κίνηση σχηματίζουν ένα ρέμα ή ποτάμι που ρέει προς μία κατεύθυνση. Οι σταγόνες νερού σε αυτό το ρέμα ή το ποτάμι κινούνται σε μια ροή της οποίας η δύναμη είναι μεγαλύτερη, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στα επίπεδα του καναλιού κατά μήκος της διαδρομής του και, επομένως, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στις «δυνατότητες» (ύψη) του ατόμου. μεμονωμένα τμήματα αυτής της διαδρομής.

Το μέγεθος του ηλεκτρικού ρεύματος

Για να κατανοήσετε τα φαινόμενα που προκαλεί το ηλεκτρικό ρεύμα, συγκρίνετε το με τη ροή του νερού. Μικρές ποσότητες νερού ρέουν στα ρέματα, ενώ μεγάλες μάζες νερού ρέουν στα ποτάμια.

Ας υποθέσουμε ότι η τιμή της ροής του νερού στο ρεύμα είναι ίση με 1. Ας πάρουμε την τιμή ροής στον ποταμό για παράδειγμα ως 10. Τέλος, για ένα ισχυρό ποτάμι η τιμή ροής του νερού είναι, ας πούμε, 100, δηλαδή εκατό φορές η τιμή της ροής στο ρεύμα.

Ένα αδύναμο ρεύμα νερού μπορεί να κινήσει τον τροχό μόνο ενός μύλου. Θα πάρουμε την τιμή αυτής της ροής ίση με 1.

Η διπλάσια ροή του νερού μπορεί να οδηγήσει δύο από αυτούς τους μύλους. Σε αυτή την περίπτωση, η τιμή ροής νερού είναι ίση με 2.

Πέντε φορές το ρεύμα του νερού μπορεί να οδηγήσει πέντε πανομοιότυπους μύλους. Η τιμή της ροής του νερού είναι τώρα 5. Η ροή της ροής του νερού στον ποταμό μπορεί να παρατηρηθεί. ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσα από καλώδια αόρατα στα μάτια μας.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει έναν ηλεκτροκινητήρα (ηλεκτρικό κινητήρα) που κινείται από ηλεκτρικό ρεύμα. Ας πάρουμε σε αυτή την περίπτωση την τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος ίση με 1.

Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα κινεί δύο τέτοιους ηλεκτρικούς κινητήρες, τότε η ποσότητα του ρεύματος που διαρρέει το κύριο καλώδιο θα είναι διπλάσια, δηλαδή ίση με 2.Τέλος, όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα τροφοδοτεί πέντε από τους ίδιους ηλεκτρικούς κινητήρες, τότε το ρεύμα στο κύριο καλώδιο είναι πέντε φορές υψηλότερο από ό,τι στην πρώτη περίπτωση. άρα το μέγεθός του είναι 5.

Μια πρακτική μονάδα για τη μέτρηση της ποσότητας της ροής του νερού ή άλλου υγρού (δηλαδή της ποσότητας που ρέει ανά μονάδα χρόνου, για παράδειγμα, ανά δευτερόλεπτο, μέσω της διατομής μιας κοίτης ποταμού, ενός σωλήνα κ.λπ.) λίτρο ανά δευτερόλεπτο.

Για να μετρηθεί το μέγεθος του ηλεκτρικού ρεύματος, δηλαδή η ποσότητα των φορτίων που διαρρέουν τη διατομή του σύρματος ανά μονάδα χρόνου, το αμπέρ λαμβάνεται ως πρακτική μονάδα.Έτσι, το μέγεθος του ηλεκτρικού ρεύματος προσδιορίζεται σε αμπέρ. Το συντομευμένο αμπέρ δηλώνεται με το γράμμα α.

Η πηγή ηλεκτρικού ρεύματος μπορεί να είναι, για παράδειγμα, μια γαλβανική μπαταρία ή ένας ηλεκτρικός συσσωρευτής.

Το μέγεθος της μπαταρίας ή του συσσωρευτή καθορίζει την ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος που μπορούν να παρέχουν και τη διάρκεια της δράσης τους.

Για να μετρήσετε το μέγεθος του ηλεκτρικού ρεύματος στην ηλεκτρική μηχανική, χρησιμοποιήστε ειδικές συσκευές, αμπερόμετρα (Α). Διαφορετικές ηλεκτρικές συσκευές μεταφέρουν διαφορετικές ποσότητες ηλεκτρικού ρεύματος.

Τάση

Το δεύτερο ηλεκτρικό μέγεθος που σχετίζεται στενά με το μέγεθος του ρεύματος είναι η τάση. Για να καταλάβουμε πιο εύκολα ποια είναι η τάση ενός ηλεκτρικού ρεύματος, ας τη συγκρίνουμε με τη διαφορά στα επίπεδα του καναλιού (πτώση του νερού στο ποτάμι), όπως ακριβώς συγκρίναμε το ηλεκτρικό ρεύμα με τη ροή του νερού. Με μια μικρή διαφορά στα επίπεδα καναλιού, θα πάρουμε τη διαφορά ίση με 1.

Εάν η διαφορά στα επίπεδα των καναλιών είναι πιο σημαντική, τότε η πτώση νερού είναι αντίστοιχα μεγαλύτερη. Ας υποθέσουμε, για παράδειγμα, ότι είναι ίσο με 10, δηλαδή δέκα φορές περισσότερο από ό,τι στην πρώτη περίπτωση.Τέλος, με ακόμη μεγαλύτερη διαφορά στα επίπεδα πτώσης του νερού, είναι, ας πούμε, 100.

Αν το ρεύμα του νερού πέσει από μικρό ύψος, τότε μπορεί να οδηγήσει μόνο έναν μύλο. Σε αυτή την περίπτωση, θα πάρουμε μια σταγόνα νερού ίση με 1.

Το ίδιο ρέμα που πέφτει από το διπλάσιο ύψος μπορεί να γυρίσει τους τροχούς δύο παρόμοιων μύλων. Σε αυτή την περίπτωση, η σταγόνα νερού είναι ίση με 2.

Εάν η διαφορά στα επίπεδα των καναλιών είναι πέντε φορές μεγαλύτερη, τότε η ίδια ροή οδηγεί πέντε τέτοιους μύλους. Η σταγόνα νερού είναι 5.

Παρόμοια φαινόμενα παρατηρούνται όταν εξετάζουμε την ηλεκτρική τάση. Αρκεί να αντικαταστήσετε τον όρο «σταγόνα νερού» με τον όρο «ηλεκτρική τάση» για να καταλάβετε τι σημαίνει στα ακόλουθα παραδείγματα.

Αφήστε μόνο μια λάμπα να καίει. Ας υποθέσουμε ότι εφαρμόζεται τάση ίση με 2.

Για να καούν πέντε τέτοιοι λαμπτήρες συνδεδεμένοι με τον ίδιο τρόπο, η τάση πρέπει να είναι ίση με 10.

Όταν ανάβουν δύο πανομοιότυποι λαμπτήρες συνδεδεμένοι σε σειρά μεταξύ τους (όπως οι λαμπτήρες συνδέονται συνήθως σε γιρλάντες χριστουγεννιάτικων δέντρων), η τάση είναι 4.

Σε όλες τις περιπτώσεις που εξετάζονται, ένα ηλεκτρικό ρεύμα του ίδιου μεγέθους διέρχεται από κάθε λαμπτήρα και εφαρμόζεται η ίδια τάση σε καθέναν από αυτούς, η οποία αποτελεί μέρος της συνολικής τάσης (τάση μπαταρίας), η οποία είναι διαφορετική σε κάθε μεμονωμένο παράδειγμα.

Αφήστε το ποτάμι να κυλήσει στη λίμνη. Υπό όρους, θα πάρουμε τη στάθμη του νερού στη λίμνη ως μηδέν. Τότε η στάθμη του καναλιού του ποταμού κοντά στο δεύτερο δέντρο σε σχέση με τη στάθμη του νερού στη λίμνη είναι ίση με 1 m και η στάθμη του καναλιού του ποταμού κοντά στο τρίτο δέντρο θα είναι 2 μ. Το επίπεδο του καναλιού κοντά στο τρίτο δέντρο είναι 1 m υψηλότερο από το επίπεδο του κοντά στο δεύτερο δέντρο, δηλ. μεταξύ αυτών των δέντρων είναι ίσο με 1 m.

Η διαφορά στα επίπεδα των καναλιών μετριέται σε μονάδες μήκους, για παράδειγμα, όπως κάναμε, σε μέτρα. Στην ηλεκτρική μηχανική, η στάθμη της κοίτης του ποταμού σε οποιοδήποτε σημείο σε σχέση με ένα ορισμένο μηδενικό επίπεδο (στο παράδειγμά μας η στάθμη του νερού της λίμνης) αντιστοιχεί σε ηλεκτρικό δυναμικό.

Η διαφορά στο ηλεκτρικό δυναμικό ονομάζεται τάση. Το ηλεκτρικό δυναμικό και η τάση μετρώνται από την ίδια μονάδα—το βολτ, που συντομεύεται με το γράμμα c. Έτσι, η μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής τάσης είναι το βολτ.

Για τη μέτρηση της ηλεκτρικής τάσης χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές μέτρησης που ονομάζονται βολτόμετρα (V).

Μια τέτοια πηγή ηλεκτρικού ρεύματος όπως μια μπαταρία είναι ευρέως γνωστή. Ένα στοιχείο της λεγόμενης μπαταρίας μολύβδου-οξέος (στην οποία οι πλάκες μολύβδου βυθίζονται σε υδατικό διάλυμα θειικού οξέος) όταν φορτίζεται έχει τάση περίπου 2 βολτ.

Μια μπαταρία ανόδου, η οποία χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ραδιόφωνων μπαταρίας με ηλεκτρικό ρεύμα, αποτελείται συνήθως από πολλές δεκάδες ξηρά γαλβανικά στοιχεία, το καθένα με τάση περίπου 1,5 V.

Αυτά τα στοιχεία συνδέονται διαδοχικά (δηλαδή, το συν του πρώτου στοιχείου συνδέεται με το μείον του δεύτερου, το συν του δεύτερου — με το μείον του τρίτου, κ.λπ.). Στην περίπτωση αυτή, η συνολική τάση της μπαταρίας είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων των κυψελών από τις οποίες αποτελείται.

Επομένως, μια μπαταρία 150 V περιέχει 100 τέτοια στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά μεταξύ τους.

Στην υποδοχή του δικτύου φωτισμού με τάση 220 V, μπορείτε να συνδέσετε έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως που έχει σχεδιαστεί για τάση 220 V ή 22 πανομοιότυπα λαμπάκια χριστουγεννιάτικων δέντρων συνδεδεμένα σε σειρά, καθένα από τα οποία έχει σχεδιαστεί για τάση 10 V.Σε αυτή την περίπτωση, κάθε λαμπτήρας θα έχει μόνο το 1/22 της τάσης γραμμής, δηλαδή 10 βολτ.

Η τάση που δρα σε μια συγκεκριμένη ηλεκτρική συσκευή, στην περίπτωσή μας σε έναν λαμπτήρα, ονομάζεται πτώση τάσης. Εάν ένας λαμπτήρας 220 V καταναλώνει το ίδιο ρεύμα με έναν λαμπτήρα 10 V, τότε το συνολικό ρεύμα που αντλείται από το δίκτυο από τη γιρλάντα θα είναι το ίδιο σε μέγεθος με το ρεύμα που ρέει μέσω του λαμπτήρα 220 V.

Από όσα ειπώθηκαν, είναι σαφές ότι, για παράδειγμα, δύο πανομοιότυποι λαμπτήρες 110 volt μπορούν να συνδεθούν σε ένα δίκτυο 220 V, συνδεδεμένοι σε σειρά μεταξύ τους.

Είναι δυνατή η θέρμανση ραδιοσωλήνων που έχουν σχεδιαστεί για τάση 6,3 V, για παράδειγμα, από μια μπαταρία που αποτελείται από τρία στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά. Οι λαμπτήρες που έχουν σχεδιαστεί για τάση νήματος 2 V μπορούν να τροφοδοτούνται από ένα μόνο στοιχείο.

Η τάση του νήματος των ραδιοηλεκτρικών σωλήνων υποδεικνύεται σε στρογγυλεμένη μορφή στην αρχή του συμβόλου της λυχνίας: 1,2 V — με τον αριθμό 1; 4,4 σε — αριθμός 4; 6,3 σε — αριθμός 6; 5 γ — αριθμός 5.

Για την αιτία που προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα

Εάν δύο περιοχές της επιφάνειας της γης, ακόμη και μακριά η μία από την άλλη, βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα, τότε μπορεί να υπάρξει ροή νερού. Το νερό θα ρέει από το υψηλότερο σημείο στο χαμηλότερο.

Το ίδιο και το ηλεκτρικό ρεύμα. Μπορεί να ρέει μόνο εάν υπάρχει διαφορά στα ηλεκτρικά επίπεδα (δυναμικά). Σε έναν χάρτη καιρού, το υψηλότερο βαρομετρικό επίπεδο (υψηλή πίεση) σημειώνεται με το σύμβολο "+" και το χαμηλότερο επίπεδο με το σύμβολο "-".

Τα επίπεδα θα ευθυγραμμιστούν προς την κατεύθυνση του βέλους. Ο άνεμος θα πνέει με κατεύθυνση την περιοχή με το χαμηλότερο βαρομετρικό επίπεδο. Όταν η πίεση εξισορροπηθεί, η κίνηση του αέρα θα σταματήσει. Έτσι, η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος θα σταματήσει εάν τα ηλεκτρικά δυναμικά εξισωθούν.

Κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας υπάρχει εξίσωση των ηλεκτρικών δυναμικών μεταξύ των νεφών και του εδάφους ή μεταξύ των νεφών. Εμφανίζεται με τη μορφή κεραυνού.

Υπάρχει επίσης μια διαφορά δυναμικού μεταξύ των ακροδεκτών (πόλων) κάθε γαλβανικού στοιχείου ή μπαταρίας. Επομένως, εάν συνδέσετε, για παράδειγμα, έναν λαμπτήρα σε αυτό, τότε θα ρέει ρεύμα μέσω αυτού. Με την πάροδο του χρόνου, η διαφορά δυναμικού μειώνεται (συμβαίνει εξίσωση δυναμικού) και μειώνεται επίσης η ποσότητα του ρεύματος που ρέει.

Εάν συνδέσετε έναν λαμπτήρα στο ρεύμα, τότε θα περάσει και ηλεκτρικό ρεύμα, καθώς υπάρχει διαφορά δυναμικού μεταξύ των πριζών της πρίζας. Ωστόσο, σε αντίθεση με μια γαλβανική κυψέλη ή μπαταρία, αυτή η διαφορά δυναμικού διατηρείται συνεχώς — όσο η μονάδα παραγωγής ενέργειας λειτουργεί.

Ηλεκτρική ενέργεια

Υπάρχει στενή σχέση μεταξύ ηλεκτρικής τάσης και ρεύματος. Η ποσότητα ηλεκτρικής ισχύος εξαρτάται από την ποσότητα της τάσης και του ρεύματος. Ας το εξηγήσουμε αυτό με τα ακόλουθα παραδείγματα.

Κεράσι πέφτει από χαμηλό ύψος: Χαμηλό ύψος - ελαφριά ένταση. Χαμηλή δύναμη κρούσης — χαμηλή ηλεκτρική ισχύς.

Μια καρύδα πέφτει από μικρό ύψος (σε σχέση με το σημείο που ανέβηκε το αγόρι): Μεγάλο αντικείμενο - μεγάλο ρεύμα. Χαμηλό υψόμετρο - χαμηλό στρες. Σχετικά υψηλή δύναμη κρούσης — σχετικά υψηλή ισχύς.

Μια μικρή γλάστρα πέφτει από μεγάλο ύψος: Μικρό αντικείμενο είναι μικρό ρεύμα. Το μεγάλο ύψος της πτώσης είναι μεγάλο άγχος. Υψηλή δύναμη κρούσης — υψηλή ισχύς.

Χιονοστιβάδα που πέφτει από μεγάλο ύψος: Μεγάλες μάζες χιονιού — μεγάλο ρεύμα. Το μεγάλο ύψος της πτώσης είναι μεγάλο άγχος. Η μεγάλη καταστροφική δύναμη μιας χιονοστιβάδας είναι η μεγάλη ηλεκτρική δύναμη.

Σε υψηλό ρεύμα και υψηλή τάση, επιτυγχάνεται μεγάλη ηλεκτρική ισχύς.Αλλά η ίδια ισχύς μπορεί να επιτευχθεί με υψηλότερο ρεύμα και αντίστοιχα χαμηλότερη τάση ή, αντίθετα, με χαμηλότερο ρεύμα και υψηλότερη τάση.

Η ηλεκτρική ισχύς συνεχούς ρεύματος είναι ίση με το γινόμενο των τιμών τάσης και ρεύματος. Η ηλεκτρική ισχύς εκφράζεται σε watt και συμβολίζεται με τα γράμματα W.

Έχει ήδη ειπωθεί ότι μια ροή νερού συγκεκριμένου μεγέθους μπορεί να οδηγήσει έναν μύλο, δύο φορές τη ροή - δύο μύλους, τέσσερις φορές τη ροή - τέσσερις μύλους κ.λπ., παρά το γεγονός ότι η πτώση νερού (τάση) θα είναι η ίδια .

Το σχήμα δείχνει μια μικρή ροή νερού (που αντιστοιχεί σε ηλεκτρικό ρεύμα) που γυρίζει τους τροχούς τεσσάρων μύλων λόγω του γεγονότος ότι η σταγόνα νερού (που αντιστοιχεί σε ηλεκτρική τάση) είναι αρκετά μεγάλη.

Οι τροχοί αυτών των τεσσάρων μύλων μπορούν να στραφούν με διπλάσια ροή νερού στο μισό ύψος της πτώσης. Τότε οι μύλοι θα τακτοποιούνταν ελαφρώς διαφορετικά, αλλά το αποτέλεσμα θα ήταν το ίδιο.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει δύο λαμπτήρες συνδεδεμένους παράλληλα σε δίκτυο φωτισμού 110V. Σε κάθε ένα από αυτά διαρρέει ρεύμα 1 Α. Το ρεύμα που διαρρέει τους δύο λαμπτήρες είναι συνολικά 2 αμπέρ.

Το γινόμενο των τιμών τάσης και ρεύματος καθορίζει την ισχύ που καταναλώνουν αυτοί οι λαμπτήρες από το δίκτυο.

110V x 2a = 220W.

Εάν η τάση του δικτύου φωτισμού είναι 220 V, οι ίδιοι λαμπτήρες πρέπει να συνδέονται σε σειρά, όχι παράλληλα (όπως ήταν στο προηγούμενο παράδειγμα), έτσι ώστε το άθροισμα της πτώσης τάσης σε αυτούς να είναι ίσο με την τάση του δίκτυο. Το ρεύμα που ρέει σε αυτή την περίπτωση μέσω των δύο λαμπτήρων είναι 1 Α.

Το γινόμενο των τιμών της τάσης και του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα θα μας δώσει την ισχύ που καταναλώνουν αυτοί οι λαμπτήρες 220 V x 1a = 220 W, δηλαδή η ίδια όπως στην πρώτη περίπτωση.Αυτό είναι κατανοητό, αφού στη δεύτερη περίπτωση το ρεύμα που λαμβάνεται από το δίκτυο είναι διπλάσιο, αλλά διπλάσιο από την τάση στο δίκτυο.

Watt, κιλοβάτ, κιλοβατώρα

Οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή ή μηχάνημα (καμπάνα, λαμπτήρας, ηλεκτροκινητήρας κ.λπ.) καταναλώνει μια ορισμένη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο φωτισμού.

Για τη μέτρηση της ηλεκτρικής ισχύος χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές που ονομάζονται βατόμετρο.

Η ισχύς, για παράδειγμα, μιας λάμπας φωτισμού, ενός ηλεκτροκινητήρα κ.λπ., μπορεί να προσδιοριστεί χωρίς τη βοήθεια βατόμετρου, εάν η τάση δικτύου και η ποσότητα του ρεύματος που ρέει μέσω του καταναλωτή ηλεκτρικής ενέργειας που είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο γνωστός.

Ομοίως, εάν η κατανάλωση ισχύος του δικτύου και η τάση δικτύου είναι γνωστά, τότε μπορεί να προσδιοριστεί η ποσότητα του ρεύματος που διαρρέει τον καταναλωτή.

Για παράδειγμα, ένα δίκτυο φωτισμού 110 volt περιλαμβάνει μια λάμπα 50 watt. Τι ρεύμα το διαρρέει;

Δεδομένου ότι το γινόμενο της τάσης που εκφράζεται σε βολτ και του ρεύματος που εκφράζεται σε αμπέρ είναι ίσο με την ισχύ που εκφράζεται σε βατ (για συνεχές ρεύμα), τότε αφού κάνετε τον αντίστροφο υπολογισμό, δηλαδή, διαιρέστε τον αριθμό των βατ με τον αριθμό των βολτ ( τάση δικτύου), παίρνουμε την ποσότητα του ρεύματος σε αμπέρ που ρέει μέσα από τη λάμπα,

a = w / b,

το ρεύμα είναι 50 W / 110 V = 0,45 A (περίπου).

Έτσι, ένα ρεύμα περίπου 0,45 Α ρέει μέσα από τη λάμπα, η οποία καταναλώνει 50 W ενέργειας και συνδέεται με ένα ηλεκτρικό δίκτυο 110 V.

Εάν στο δίκτυο φωτισμού του δωματίου περιλαμβάνεται ένας πολυέλαιος με τέσσερις λαμπτήρες 50 watt, ένα επιτραπέζιο φωτιστικό με έναν λαμπτήρα 100 watt και ένα σίδερο 300 watt, τότε η ισχύς όλων των καταναλωτών ενέργειας είναι 50 W x 4 + 100 W. + 300 W = 600 W.

Δεδομένου ότι η τάση του δικτύου είναι 220 V, ένα ηλεκτρικό ρεύμα ίσο με 600 W / 220 V = 2,7 A (περίπου) ρέει μέσω των κοινών καλωδίων φωτισμού που είναι κατάλληλα για αυτό το δωμάτιο.

Αφήστε τον ηλεκτροκινητήρα να καταναλώσει 5000 watt ισχύος από το δίκτυο ή, όπως λένε, 5 κιλοβάτ.

1000 watt = 1 κιλοβάτ, όπως και 1000 γραμμάρια = 1 κιλό. Τα κιλοβάτ συντομεύονται ως kW. Επομένως, μπορούμε να πούμε για τον ηλεκτροκινητήρα ότι καταναλώνει ισχύ 5 kW.

Για να προσδιοριστεί πόση ενέργεια καταναλώνεται από οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη το χρονικό διάστημα κατά το οποίο καταναλώθηκε αυτή η ενέργεια.

Εάν ένας λαμπτήρας 10 watt είναι αναμμένος για δύο ώρες, τότε η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας είναι 100 watt x 2 ώρες = 200 watt/h ή 0,2 kwatt/h. Εάν ένας λαμπτήρας 100 watt είναι αναμμένος για 10 ώρες, τότε η ποσότητα ενέργειας που καταναλώνεται είναι 100 watt x 10 ώρες = 1000 watt/h ή 1 κιλοβατώρα. Οι κιλοβατώρες συντομεύονται ως kWh.

Υπάρχουν πολλά περισσότερα ενδιαφέροντα πράγματα σε αυτό το βιβλίο, αλλά ακόμη και αυτά τα παραδείγματα δείχνουν πόσο υπεύθυνα και ειλικρινά προσέγγισαν οι συγγραφείς εκείνης της εποχής το έργο τους, ειδικά στην περίπτωση της διδασκαλίας των παιδιών.