1950_Электротехника

Similar

Электротехника

Основы электротехники

Справочник домашнего электрика

Справочник судового электромеханика и электрика

Text

железа в магнитном поле; открытые им в этой области законы
широко распространены и в современной технике, где ими поль-
зуются для расчетов при конструировании электрических
й'.ашин.

Выдающейся работой А. Г. Столетова является его исследова-
ние влияния света на электрические разряды в газах. Он открыл
ток насыщения в газах и построил первый фотоэлемент. *

Талантливому русскому физику самоучке Ивану Филипповичу
Усагину принадлежит честь создания оригинальной конструкции
трансформатора электрического тока. Ему же принадлежит ра-
бота по созданию электрического выпрямителя переменного тока.

Имя русского ученого, академика Бориса Семеновича Якоби
неразрывно связано с его серьезными трудами, которые легли
в основу современной теории электромагнитных машин. Исходя
из известных ему законов, дополненных собственными исследо-
ваниями, Б. С. Якоби совместно с Э. X. Ленцем сконструировал
первый электрический двигатель (электромотор). Этот электри-
ческий двигатель был установлен на лодке с гребным винтом.
Вращая гребной винт, электромотор сообщал лодке, вмещавшей
до 14 пассажиров, движение против течения реки Невы. Не-
сколько лет спустя немец Вагнер пытался выдать изобретение
Б. СЯкоби за свое, но был уличен в плагиате учеными всех
стрз,/.

ного внимания уделял Б. С. Якоби изучению электролиза.
Ег^ работы положили начало техническому применению элек-
л^юлиза как для получения точных металлических копий раз-
личных изображений (гальванопластика), так и для покрытия
одного металла другим (гальваностегия). .

Исследование вопроса о распределении электрического тока
на поверхности любого вида было блестяще проведено русским
физиком Николаем Алексеевичем Умовым. Немецкий физик
Кирхгоф опубликовал результаты этого исследования от своего
имени и тем самым присвоил труды Н. А. Умова.

Неоценимый вклад сделали русские ученые и изобретатели
з решение вопроса передачи электрической энергии на большие
расстояния. Одним из первых, кто многочисленными опытами до-
казал возможность передачи значительных электрических мощ-
ностей на большие расстояния, по праву считается выдающийся
русский новатор Федор Аполлонович Пироцкий. В качестве не-
исчерпаемого и дешевогр источника энергии он предлагал
использовать для получения электрической энергии многоводные
реки.

Теоретические доказательства возможности и целесообраз-
ности передачи больших потоков электричества на значительные
расстояния были впервые даны также русским ученым и экспери-
ментатором Дмитрием Александровичем Лачиновым. В совре-
менной теории передачи энергии постоянным током содержатся
основные элементы теории, разработанной Д. А. Лачиновым для
простейших цепей.
В практическом разрешении важнейшей проблемы—передачи
электрической энергии на большие расстояния — выдающаяся
роль принадлежит талантливому русскому инженеру Михаилу
Осиповичу Доливо-Добровольскому. С помощью предложенной
им системы трехфазного переменного тока удалось в 1891 году
передать на расстояние 175 км мощность в 300 л. с. при на-
пряжении 8500 вольт, обеспечив коэфициент полезного действия
77,4%. Это было блестящее решение сложной задачи.

М. О. Доливо-Добровольским были сконструированы первые
генератор трехфазного переменного тока, простой и совершен-
ный асинхронный электродвигатель и трехфазный трансформа-
тор. Кроме того, ему же принадлежит много других работ и изо-
бретений, относящихся к разным областям электротехники. Пе-
речислять все изобретения и усовершенствования, внесенные
М. О. Доливо-Добровольским в электротехнику, это значит за-
тронуть главнейшие моменты в истории современной электротех-
ники, среди основоположников которой ему, несомненно, принад-
лежит ведущее место.

В историю науки, техники и мировой культуры гениальный
русский инженер-электротехник Александр Степанович Попон
вошел как изобретатель радиотелеграфа. Бессмертное изобрете-
ние А. С. Попова — одно из лучших достижений совреь^нной
цивилизации, положившее начало развитию новой отрасли1элек-
тротехники, получившей название радиотехники. I

Однако этим не исчерпывается вклад, сделанный в мирящую
электротехнику русскими учеными, инженерами и талантливы!.?*^
самоучками. По настоящее время находит широчайшее приме-
нение электрическая сварка металлов металлическим электроде
введенная в практику русским инженером Николаем Гавр илот
чем Славяновым; исключительное распространение как средст
защиты от молнии получили металлические шесты — «громос
воды» и многие другие.

Великая Октябрьская Социалистическая революция дала во
можность не только достойно оценить самоотверженный тр>
русских ученых, но и открыла новую эру в развитии русскс
электротехники.

По указанию В. И. Ленина и И. В. Сталина был разработав
знаменитый план электрификации России (ГОЭЛРО).

Постоянные заботы партии, правительства и лично товарищ;
Сталина подняли на невиданную высоту развитие советско]
электротехники и ее самостоятельных отраслей — радиотехники
телевидения и радиолокации.

Достижениями в этих областях, имеющими громадное значе-
ние в деле технического прогресса социалистического народного
хозяйства и оснащении Советской Армии новейшими тех-
ническими средствами, мы обязаны трудам выдающихся совет-
ских ученых: С. И. Вавилова, М. А. Бонч-Бруевича, В. П. Волог-
дина, М. А. Шателена, А. Ф. Иоффе, Л. И. Мандельштама,
В. К- Лебединского, Н. Д. Папалекси, А. И. Берга, А. Л. Минца,
Б. А. Введенского и многих других талантливых физиков и инже-
неров.

На смену великим одиночкам прошлого появилась целая
армия советских ученых. Являясь продолжателями всего луч-
шего, что оставила творческая мысль великих русских ученых,
они развивают и умножают славные традиции прошлого русской
науки.

Автор выражает искреннюю признательность Д. Г. Макси-
мову, Ю. М. Галкину, М. Ф. Каштанову, С. П. Рыкову, П. Т. Аста-
шенкову и другим товарищам, давшим критические замечания
по книге 2-го издания и советы, способствовавшие улучшению
книги при подготовке ее к 3-му изданию.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК И ЕГО СВОЙСТВА

Глава I

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

1. ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ТРЕНИЕМ

Впервые электричество было получено искусственным путем
около двух тысяч пятисот лет назад. Было замечено, что кусок
янтаря \ потертый о мех или шерсть, приобретает особые свой-
ства, выражающиеся в том, что он начинает притягивать к себе
очень легкие предметы, как, например, кусочки волос, пробки
и т. д.

В то время, конечно, никто еще не знал об электричестве,
и только впоследствии указанное выше явление было объяснено
наличием в телах электричества, название которого^про-
изошло от греческого слова электрон, что значит яггс\рь,
в котором эти явления были обнаружены прежде всего.

Вопросам исследования электрических явлений, наблрдаю-
щихся в природе (молния), много внимания посвятил великий
русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов. Опытным путем
он доказал существование электричества в воздухе, окружа-
ющем земной шар. Им же было дано объяснение причин появ-
ления электричества в облаках, возникновения молнии и пред-
ложено применение металлических шестов — «громоотводов».

Простейший опыт получения электричества мы мокем вос-
произвести и сейчас, если потрем эбонитовую 1 2 палочкг о кусок
сукна или меха. Поднося после этого эбонитовую пало!ку к мел-
ким кусочкам бумаги, волоса, заметим, что они будут притянуты
к ней. Если же к натертой палочке поднести в темнот* палец, то
будет заметна маленькая искра и слышен характерный треск.
Кроме эбонита, такие же свойства обнаруживают отекло, сур-
гуч и другие материалы.

Эти свойства тел называются электрическими, а сами
тела, находящиеся в таком состоянии, — наэлектризован-
ными.

Необходимо отметить, что при трении электризуются вообще
все тела, но некоторые из них, как эбонит, стекло, сургуч.

1 Янтарь — вид. затвердевшей смолы.

2 Эбонйт—каучук с большим содержанием серы.
Михаил Васильевич Ломоносов
(1711—1765)

можн при трении держать непосредственно рукой, в то время
как другие тела (главным образом металлы) необходимо закре-
плять на стеклянной пли эбонитовой подставке, иначе присут-
ствие ^ектричества на них обнаружено не будет.

2. ПРОВОДНИКИ и непроводники

Возыем металлический шар (рис. 1), укреплен-
ный на ггеклянной подставке, а затем, наэлектри-
зовав эбодитовую палочку трением ее о мех, прико-
снемся нюлектризованным местом к металлическому
шару. Пди этом окажется, что теперь и шар
будет притягивать к себе кусочки бумаги и другие
легкие тел^, хотя до касания к нему наэлектризо-
ванной палочкой он таких свойств не обнаруживал.
Отсюда следует, что электричество перешло с па-
лочки на Ш1р. Если вновь натереть эбонитовую па-
лочку и опять коснуться ею шара, то часть элек-
тричества вновь перейдет с палочки на шар. Повто-
ряя подобные опыты несколько раз подряд, мы
ложем собрать на шаре большое количество элек-

Рис. 1. Ме-
таллический
шар на сте-
клянной под-
ставке

[ричества, или, как говорят, сообщить металлическому шару
ольшой электрический заряд.
Если заменить стеклянную подставку шара металлической,
например медной, и попробовать наэлектризовать шар, то это не
удастся, т. е. сколько бы электричества шару ни сообщали,
он не будет обнаруживать никаких электрических свойств. Объ-
ясняется это тем, что электрический заряд, сообщаемый шару на-
электризованной палочкой, по медной подставке уходит в стол,
и затем в землю.

С другой- стороны, если заряженного шара, находящегося на
стеклянной подставке, коснуться рукой или металлической про-
волокой, соединенной с землей, то электрический заряд с него
также уйдет в землю, и шар не будет обнаруживать электриче-
ских свойств.

Отсюда следует вывод, что все встречающиеся в природе
тела не одинаково проводят электричество: одни проводят его
хорошо, другие плохо.

Поэтому все тела разделяются на проводники электри-
чества и непроводники (изоляторы, или диэлек-
трики).

Сведения о наиболее часто употребляемых проводниках
и изоляторах приведены в приложениях 3 и 4.

3. ДВА РОДА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Электричество, получаемое путем трения на том или ином
теле, оказывается по своим свойствам неодинаковым.

Рис. 2. Притяжение
пробкового шарика
к наэлектризованной
палочке

Рис. 3. Отталкигание
пробкового шарика по-
лучившего заряд ст на-
электризованной пглочки

Проделаем следующий опыт. При . помощи шелковой ни-
точки подвесим на стойке легкий пробковый иле бузиновый
шарик и затем, наэлектризовав эбонитовую палочку трением
о мех или сукно, поднесем ее к пробковому шарику. При этом
произойдет следующее: шарик вначале быстро притянется к эбо-
нитовой палочке (рис. 2), но, как только коснется ее, сразу же
оттолкнется и займет положение, показанное нА рис. 3. Если
10
к этому заряженному шарику поднести стеклянную палочку, на-
электризованную трением о шелковую материю или кожу, то
шарик притянется к ней.

Возьмем теперь два шарика, подвешенных к двум стойкам
на шелковых ниточках, и коснемся каждого из них наэлектри-
зованной стеклянной палочкой.

Приближая после этого оба шарика один к другому, заметим,
что они будут стремиться оттолкнуться и займут положение, по-
казанное на рис. 4. То же самое произойдет, если оба шарика
будут заряжены наэлектризованной эбонитовой палочкой.

Совершенно иные свойства будут обнаружены, если пер-
вый из двух шариков зарядить, прикоснувшись к нему на-
электризованной стеклянной палочкой, а другой шарик на-
электризовать эбонитовой палочкой. Шарики будут притяги-
ваться один к другому (рис. 5).

Рис. 4. Шарики с одно-
именными зарядами от-
талкиваются

Рис. 5. Шарики с разно-
именными зарядами при-
тягиваются

Проделанные опыты показывают, что необходимо различать
два электрических состояния тел, или, как говорят, два рода
электричества:

1) электричество, получаемое на стекле при трении его
о шелковую материю или кожу, которое условились называть
положительным электричеством;

2) электричество, получаемое на эбоните при трении его
о мех или шерстяную материю, которое условились называть
отрицательным электричеством.

Положительное электричество принято обозначать знаком
плюс (+), а отрицательное знаком минус (—).

Тела, наэлектризованные одноименным электричеством, без-
различно — положительным или отрицательным, одно от другого
отталкиваются (рис. 4). Тела же, наэлектризованные разноимен-
ным электричеством, притягиваются одно к другому (^ис. 5).

При этом необходимо иметь в виду, что притяжение или от-
талкивание наэлектризованных шариков будет тем сильнее, нем
меньше расстояние между ними и чем больше по величине за-
ряд, сообщенный каждому из шариков.

Следует также помнить, что если мы, натирая стеклянную
палочку шелком, получаем на стеклянной палочке положитель-
ное электричество, то, в свою очередь, на шелке мы получаем
в таком же количестве отрицательное электричество. И, наобо-
рот, при трении эбонита о мех на эбоните мы получаем отрица-
тельное электричество, а самый мех электризуется положи-
тельно.

4. ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕОРИЯ

Все предыдущие опыты естественно вызывают вопрос: почему
же до электризации тело не обнаруживало в себе никаких при-
знаков электричества? Объясняется это тем, что всякое тело
имеет в себе два рода электричества — положительное и отрица-
тельное, находящиеся в одинаковых количествах и взаимно урав-
новешивающиеся.

Таким образом, при равновесии разноименных электричеств
тело будет в электрическом отношении нейтральным.

При всяком искусственном нарушении этого равновесия воз-
никало отдельно и положительное и отрицательное электриче-
ство, причем оба рода электричества, притягиваясь одно к дру-
гому, стремились соединиться и вернуть телу прежнее состояние
электрического равновесия.

Выяснить природу электричества удалось только ок^Ъ
50 лет тому назад, когда была разработана так называемая
электронная теория строения вещества. Разработка этой
теории стала возможной после бессмертного открытия великим
русским ученым Дмитрием Ивановичем Менделеевым периоди-
ческой системы элементов.

Известно, что все встречающиеся в природе вещества де-
лятся на простые и сложные.

Простыми веществами, или элементами, называются веще-
ства, которые не поддаются никаким химическим разложениям
или преобразованиям. Д. И. Менделеев расположил простые ве-
щества по их свойствам в стройную таблицу.

Сложными веществами называются вещества, составленные
из двух или нескольких химически соединенных простых ве-
ществ. Примером сложного вещества может служить поварен-
ная соль (NaCl), состоящая из двух простых химически соеди-
ненных веществ: металла натрия (Na) и газа хлора (С1).

Каждое вещество состоит из мельчайших частиц — молекул.

Молекулой какого-либо вещества называется такая мельчай-
шая его частица, которая является пределом физической дели-
мости данного вещества, т. е. которая еще обладает всеми физи-
ческими и химическими свойствами этого вещества.

Молекулы каждого вещества, в свою очередь, делятся на
атомы. Так, молекула хлористого натрия (NaCl) состоит из
12
Не останавливаясь пока на рассмотрении тех внешних сил, которые могут
придать электронам упорядоченное движение, приведем здесь один интерес-
ный опыт, подтверждающий наличие электронов в любом теле и их материаль-
ную природу. Для опыта изготовлялась проволочная катушка с болыцим
.числом витков. Концы проволоки присоединялись к чувствительному галь-
ванометру *. Катушке сообщалось быстрое вращательное движение в пло-
скости витков, после чего она резко останавливалась. Каждый раз в момент
остановки катушки стрелка гальванометра отклонялась. Отклонение стрелки
гальванометра может быть объяснено только тем/ что свободные электроны,
находящиеся в проволоке в хаотическом состоянии, в момент резкой оста-
новки катушки в силу инерции стремятся двигаться в направлении ее вра-
щения, т. е. упорядоченно.

Отметим попутно, что наличием в металлах свободных
электронов объясняется, в частности, способность металлов сво-
бодно проводить электричество.

В непроводниках (изоляторах) электроны значительно силь-
нее связаны со своими атомами, чем в металлах, и движение
электронов ограничивается пределами всего лишь одной моле-
кулы, поэтому свободное прохождение электричества по диэлек-
трику затруднено, а иногда и совершенно невозможно.

5. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Опыты с наэлектризованными телами, приведенные в раз-
деле 3, свидетельствуют о том, что свойства пространства вокруг
зарядов (заряженных тел) отлйчаются от свойств пространства,
в котором нет зарядов. При этом свойства пространства при вне-
сении в него электрического заряда изменяются не мгновенно:
изменение начинается у заряда и с определенной скоростью рас-
пространяется от одной точки пространства к другой.

В пространстве, содержащем заряд, проявляются механиче-
ские силы, действующие на другие заряды, внесенные в это про-
странство. Эти силы есть результат не непосредственного действия
одного заряда на другой, а действия через качественно изменив-
шуюся среду.

Пространство, окружающее электрические заряды, в котором
проявляются силы, .действующие на внесенные в него электриче-
ские заряды, называется электрическим полем.

Заряд, находящийся в .электрическом поле, движется в на-
правлении силы, действующей на него со стороны поля. Состоя-
ние покоя такого заряда возможно лишь тогда, когда к заряду
приложена какая-либо ^'внешняя (сторонняя) сила, уравновеши-
вающая силу электрического поля.

Как только нарушается равновесие между сторонней силой
и силой поля, заряд снова ftриходит в движение. Направление
его движения всегда совпадает с направлением большей силы.

Для наглядности электрическое поле принято изображать так
называемыми силовыми линиями электрического)

1 Гальванометр — прибор для обнаружения очень слабых электйачейЮЮТЖ
токов.
поля. Эти линии совпадают с направлением сил, действующих
в электрическом поле. При этом условились проводить столько
линий, чтобы их число на каждый 1 см2 площадки, установлен-
ной перпендикулярно к линиям, было пропорционально силе
ноля в соответствующей точке.

Рис. 7. Примеры изображения электрического поля
при помощи силовых линий:

а — электрическое поле одиночного положительного заряда;

6 — электрическое поле одиночного отрицательного заряда;
в — электрическое поле двух разноименных зарядов; г — элек-
трическое поле двух одноименных зарядов

За направление поля условно принято направление силы
поля, действующей на положительный заряд, помещенный в дан-
ное поле. Положительный заряд отталкивается от положитель-
ных зарядов и притягивается к отрицательным. Следовательно,
поле направлено от положительных зарядов к отрицательным.
Направление силовых линий обозначается на чертежах стрел-
ками.

Наукой доказано, что силовые линии электрического поля
имеют начало и конец, т. е. они не замкнуты сами на себя.
Исходя из принятого направления поля, устанавливаем, что си-
ловые линии начинаются на положительных зарядах (положи-
тельно заряженных телах) и заканчиваются на отрицательных.

На рис. 7 показаны примеры электрического поля, изображен-
ного при помощи силовых линий.

Нужно помнить, что силовые линии электрического поля —
это лишь способ графического изображения поля. Большего со-
держания в понятие силовой линии здесь не вкладывается.

6. ЗАКОН КУЛОНА

Сила взаимодействия двух зарядов зависит от величины
и взаимного расположения зарядов, а также от физических
свойств окружающей их среды.

Для двух наэлектризованных физических тел, размеры кото-
рых пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между
телами, сила взаимодействия математически определяется сле-
дующим образом:

Р __ QiQ'2

где F—сила взаимодействия зарядов в ньютонах (и)1;
г—расстояние между зарядами в метрах (м);

и Q2 — величины электрических зарядов в кулонах (к)1 2;

k — коэфициент пропорциональности, величина которого
зависит от свойств среды, окружающей заряды.

Приведенная формула читается так: сила взаимодействия
между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна про-
изведению величин этих зарядов и обратно пропорциональна
квадрату расстояния между ними (закон Кулона).

Для определения коэфициента пропорциональности k служит
выражение

k=~,
е

в котором е — диэлектрическая проницаемость среды, опре-
деляющая влияние среды на силу взаимодействия зарядов.

Диэлектрическая проницаемость среды е выражается произ-
ведением

£= V£0>

1 Ньютон («) — единица измерения силы, принятая в абсолютной практи-
ческой электромагнитной системе единиц МКСА (см. приложение 1 в конце

2 1 кулон == 6,29 • IO’8 зарядов электронов.

2-569

17
где &r — относительная проницаемость среды — отвлеченное
число, показывающее, во сколько раз диэлектрическая
проницаемость рассматриваемой среды выше диэлек-
трической проницаемости вакуума («пустоты»);

е0 — диэлектрическая проницаемость пустоты; в абсолют-
ной практической электромагнитной системе единиц
МКСА она принята равной

__ 1 / кулон \

0 9-109 \вольт-метр/ ‘

Ниже приведены относительные диэлектрические проницае-
мости некоторых веществ.

Вакуум................................1,0

Воздух.............................. 1,00059

Бумага................................3,0—3,5

Парафин...............................2,1—2,2

Слюда.................................4 —7,5

Целлулоид.............................4—16

Фарфор ...............................6—6,5

Стекло '..............................5,5—10

Керосин..............................2—2,2

Тиконад................................40—80

7. ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

В разделе 5 указывалось, что электрическое поле всегда со-
общает движение заряду, если силы поля, действующие на за-
ряд, не уравновешиваются какими-либо сторонними силами.

Это говорит о том, что электрическое поле обладает потен-
циальной энергией, т. е. способностью совершать работу.

Перемещая заряд из одной точки пространства в другую,
электрическое поле совершает работу, в результате чего запас
потенциальной энергии поля уменьшается.

Если заряд перемещается в электрическом поле под дей-
ствием какой-либо сторонней силы, действующей навстречу
силам поля, то работа совершается не силами электрического
поля, а сторонними силами. В этом случае потенциальная энер-
гия поля не только не уменьшается, а, наоборот, увеличивается.

Работа, которую совершает сторонняя сила, перемещая
в электрическом поле заряд, пропорциональна величине сил поля,
противодействующих эт^ому перемещению. Совершаемая при
этом сторонними силами работа полностью расходуется на уве-
личение потенциальной энергии поля.

Для характеристики поля со стороны его потенциальной энер-
гии принята величина, называемая потенциалом элек-
трического поля. Сущность этой величины состоит в сле-
дующем.

Предположим, что положительный заряд находится за преде-
лами рассматриваемого электрического поля. Это значит, что
поле практически не действует на данный заряд. Пусть сторон-
18
няя сила вносит этот заряд в электрическое поле и, преодолевая
сопротивление движению, оказываемое силами поля, переместит
заряд в данную точку поля. Работа, совершаемая силой, а зна-
чит, и величина, на которую увеличилась потенциальная энергия
поля, зависит всецело от свойств поля. Следовательно, эта ра-
бота может характеризовать энергию данного электрического

поля.

Энергия электрического поля, отнесенная
к единице положительного заряда, помещен-
ного в данную точку поля, и называется по-
тенциалом поля в данной его точке.

Если потенциал обозначить буквой <р, заряд — буквой q
и затраченную на перемещение заряда работу — IF, то потен-
циал поля в данной точке выразится формулой

Из сказанного следует, что потенциал электриче-
ского поля в д а н н о й е г о т о ч к е ч и с л е н н о равен
работе, совершаемой сторонней силой при
перемещении единицы положительного за-
ряда из-за пределов поля в данную точку.

Потенциал поля измеряется в вольтах (в). Если при пере-
носе одного кулона электричества из-за пределов поля в дан-
ную точку сторонние силы совершили работу, равную одному
джоулю \ то потенциал в данной точке поля равен одному вольту:

1 вольт --=

1 джоуль

1 кулон

Пример 1. Определить потенциал в точке поля, в которую перенесен
из-за пределов поля заряд q = 4 к, если известно, что сторонними силами
при этом была совершена работа А = 500 дж.

Решение. В результате того, что при переносе заряда сторонние силы
совершили работу, потенциальная энергия поля увеличилась на величину
W = А = 500 дж.

Потенциал поля в рассматриваемой точке найдем по формуле

Г 500

ф =----= —г- — 125 в.

r q 4

Следует иметь в виду, что сторонними силами совершается
работа лишь тогда, когда положительный заряд вносится в элек-
трическое поле, созданное положительными зарядами. Затрачен-
ная на перемещение заряда работа сторонних сил будет в этом
случае положительна, и потенциал считается тоже положи-
тельным.

В том же случае, когда положительный заряд переносится
в пределы электрического поля, образуемого отрицательными за-

1 1 джоуль (или ватт-секунда) равен работе, которую производит, сила
в 1 ньютон при перемещении точки приложения этой силы на 1 метрлоеена^
правлению (см. приложение 1).

19
рядами, работа совершается за счет потенциальной энергии поля,
т. е. она будет отрицательна. Потенциал такого поля тоже отри-
цателен.

Пример 2. При переносе заряда q = 2 к из-за пределов поля в точку /
силы поля совершили работу А = 600 дж. Определить потенциал <?i в этой
точке.

Решение. Потенциал в данном случае отрицательный, так как работа
при переносе совершена силами поля (за счет потенциальной энергии поля).
Следовательно, уменьшение энергии поля равно

= — 600 дж.

Потенциал поля в точке 1 равен

Чтобы можно было сравнивать потенциалы поля, созданного
совокупностью отрицательных и положительных зарядов в раз-
личных его точках, за нулевой потенциал принят потенциал
земли.

Потенциал в данной точке поля, превышающий потенциал
земли, считается положительным.

8. НАПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

В любом электрическом поле положительные заряды переме-
щаются от точек с более высоким потенциалом к точкам с потен-
циалом более низким.

Отрицательные заряды перемещаются, наоборот, от точек
с меньшим потенциалом к точкам с большим потенциалом.
JB обоих случаях работа совершается за счет потенциальной энер-
гии электрического поля.

Если нам известна эта работа, т. е. величина, на которую
уменьшилась потенциальная энергия поля при перемещении по-
ложительного заряда q из точки 1 поля в точку 2, то легко
найти напряжение между этими точками поля (Л,2;

где А — работа сил поля при переносе заряда q из точки 1
в точку 2.

Напряжение между двумя точками элек-
трического поля численно равно работе, кото-
рую совершает поле для переноса единицы
положительного заряда из одной точки поля
в другую.

Как видно, напряжение между двумя точками поля и раз-
ность потенциалов между этими же точками представляют собой
одну и ту же физическую сущность. Поэтому термины напряже-
ние и разность потенциалов суть одно и то же. Напряжение из-
меряется в вольтах (в).
Напряжение между двумя точками равно одному вольту,
если при переносе одного кулона электричества из одной точки
поля в другую силы поля совершают работу, равную одному

джоулю:

1 вольт

1 джоуль

1 кулон

Пример 1. Определить напряжение
переносе между этими точками заряда
бота А = 22 дж.

Решение. Напряжение находим

между двумя точками поля, если при
9 = 0,1 к силами поля совершена ра-

по формуле

22
о?Г

= 220 в.

9. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Из закона Кулона следует, что величина силы электрического
поля данного заряда, действующей на помещенный в этом поле
другой заряд, не во всех точках поля одинакова.

Характеризовать электрическое поле в каждой его точке
можно величиной силы, с которой оно действует на единичный
положительный заряд, помещенный в данной точке. Зная эту
величину, можно определить силу F, действующую на любой
заряд Q. Можно написать, что F. = Q Е, где F — сила, дей-
ствующая со стороны электрического поля на заряд Q, поме-
щенный в данную точку поля; Е — сила, действующая на еди-
ничный положительный заряд, помещенный в эту же точку
поля.

Величина Е, численно равная силе, которую
испытывает единичный положительный заряд
в данной точке поля, называется напряжен-
ностью электрического поля.

В системе единиц МКСА единицей напряженности электриче-
. вольт
ского поля служит 1---.

J метр

Следует иметь в виду, что нельзя смешивать понятия напря-
жение поля с напряженностью поля. Первое из них характери-
зует работу, совершаемую силами поля при переносе единицы
положительного заряда из одной точки поля в другую, а вто-
рое — силу, с которой действует поле на единицу положительного
заряда, помещенного в данную точку поля.

10. электрическая емкость, конденсаторы

Если изолированному проводнику сообщить электрический за-
ряд, то вокруг такого проводника образуется электрическое поле,
а сам проводник приобретет потенциал.

Чем больше величина заряда Q, тем выше потенциал <р про-
водника и тем большей потенциальной энергией обладает;.элек-
трическое поле.
Для данного проводника, находящегося в неизменной среде,
отношение заряда к потенциалу есть величина постоянная. Эта
величина называется электрической емкостью или просто ем-
костью данного проводника и обозначается буквой С.

Принятые нами обозначения позволяют выразить емкость так:

С = —.

<р

За единицу электрической емкости в системе единиц МКСА
принята фарада (ф).

Фарада — это емкость такого проводника, потенциал кото-
рого повышается на 1 в при сообщении проводнику заряда 1 к.

В практике приходится иметь дело с такими емкостями, кото-
рые обычно в миллионы раз меньше фарады. Поэтому для изме-
рения емкости пользуются микрофарадами (мкф) или микро-
микрофарадами (мкмкф). Микрофарада равна одной миллионной
фарады, микромикрофарада — одной миллионной микрофарады.

Емкость проводника не зависит от массы проводника и от
того, из какого материала он сделан. Но емкость проводника на-
ходится в прямой зависимости от диэлектрической проницаемости
среды.

Если, например, проводник перенести из воздуха в керосин,
то его емкость увеличится примерно в 2 раза.

Кроме того, емкость зависит от формы проводника и от того,
есть ли по соседству с ним другие проводники и на каком рас-
стоянии от него они находятся.

Если расположить по соседству несколько проводников, то
нужно рассматривать емкость системы этих проводников, а не
емкость одного заряжаемого проводника. При сближении про-
водников емкость системы увеличивается.

Емкость системы из двух проводников чис-
ленно равна количеству единиц заряда, ко-
торое нужно сообщить одному из этих про-
водников, чтобы разность потенциалов (на-
пряжение) между ними повысилась на еди-
ницу, т. е.

С = —= 77-
— <?2 U

Емкость такой системы проводников равна одной фараде,
если при сообщении одному из них одного кулона электричества
напряжение между проводниками увеличивается на один вольт.

Достигнуть значительной величины емкости системы из двух
проводников можно, если взять проводники большой поверх-
ности и расположить их в среде с большой диэлектрической про-
ницаемостью на незначительном расстоянии один от другого.
Система проводников такого устройства называется конденсато-
ром.
22
Простейший конденсатор представляет собой две металличе-
ские тонкие пластины (обкладки конденсатора), изолированные
одна от другой диэлектриком.

Емкость такого конденсатора выражается формулой
р _______________________ ег£о$

W >

в которой

С — емкость в фарадах;

гг —• относительная диэлектрическая проницаемость диэлек-
трика;

г0 — диэлектрическая проницаемость пустоты;

S — поверхность одной пластины с одной стороны в квадрат-
ных метрах;

d—расстояние между обкладками в метрах;

т: =3,14159.

11. ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ТОКЕ

Возьмем два металлических шара на стеклянных подстав-

ках и зарядим в одинаковых количествах один положительным
электричеством, а другой отрицательным. С точки зрения элек-
тронной теории это будет означать, что на одном шаре
искусственно создадим избыток электронов, отчего заряд шара

будет отрицательным, а на
другом,ь наоборот, — не-
достаток электронов, т. е.
шар будет заряжен положи-
тельно.

В пространстве, окружаю-
щем шары, возникнет элек-
трическое поле, наибольший
потенциал которого будет на
шаре, заряженном положи-
тельно, а наименьший —• на

шаре, заряженном отрица-
тельно. Силы электрического
поля стремятся переместить
положительный заряд в на-

правлении от шара, на котб*
ром нехватает электронов, к
шару с избытком электро-
нов, а отрицательный заряд—

Рис. 8. Направление движения электро-
нов от тела с избытком электронов к
телу с недостатком электронов

в обратном направлении.

Соединим теперь оба шара металлической проволочкой
(рис. 8). Избыточные электроны отрицательно заряженного шара
пойдут по проволочке ко второму шару и компенсируют недоста-

ток электронов в атомах его металла. В результате в соедини-
тельной проволочке мы будем иметь, правда, очень короткий про-

межуток времени, упорядоченное движение электронов от одного
шара к другому. Это движение электронов прекратится тогда.
когда все атомы шара, имевшего положительный заряд, получат
недостававшие им электроны, после чего оба шара станут
в электрическом отношении нейтральными и признаков электри-
ческого заряда обнаруживать не будут./Другими словами, пере-
теканий зарядов от одного шара к другому прекращается тогда,
когда разность потенциалов становится равной нулю.

Если же при помощи какого-либо специального^ прибора
будем непрерывно поддерживать на одном шаре избыток элек-
тронов (—), а на другом недостаток электронов ( + ), то в соеди-
няющей оба шара проволочке будет непрерывное движение
электронов.

Непрерывное упорядоченное движение электронов (отрица-
тельных электрических зарядов) по металлическому проводнику
называется электрическим током проводимости. Электроны могут
двигаться только в определенном направлении, а именно: 'от
тела с избытком электронов к телу с их недостатком. Следова-
тельно, электрический ток в проводниках имеет'направление от
«минуса» к «плюсу».

Но в электротехнике за направление движения электрического
тока принято считать его направление от положительно заря-
женного тела к телу, заряженному отрицательно, или, сокра-
щенно, от «плюса» к «минусу».

Отмеченное противоречие объясняется тем, что это условное
направление было принято до открытия электронов и появления
электронной теории, когда электрический ток рассматривался
как движение двух невесомых жидкостей — положительной
и отрицательной навстречу одна к другой. За направление элек-
трического тока приняли тогда направление движения предпо-
лагаемой положительной «электрической жидкости». Чтобы не
менять установившихся в электротехнике правил и расчетов,
условились попрежнему считать направление электрического
тока от «плюса» к «минусу».

Таким образом, направление электрического тока, которое
принято в практической электротехнике, оказалось противопо-
ложным действительному движению электронов, однако это ни
в коей мере не искажает смысла законов и расчетов, касаю-
щихся электричества.

Электрический ток возможен не /только в металлических про-
водниках, но и в жидкостях, в газах ’, в вакууме и даже в ди-
электриках.

Выше, в разделе 4, упоминалось, что в диэлектриках элек-
троны так прочно связаны с ядрами, что их трудно отщепить от
атомов. Поэтому в диэлектриках при нормальных условиях нет
свободных электронов, являющихся основой электрической про-
водимости металлов.

Однако, если диэлектрик находится в электрическом поле, из-
меняющемся по величине и направлению (переменное электри-

1 Об электрическом токе в жидкостях и газах см. главу И.
ческое поле), орбиты электронов всех атомов под влиянием сил.
поля вытягиваются относительно ядер то в одну, то в другую
сторону. Такое одновременное смещение орбит электронов сразу
всех атомов, согласованное с изменением электрического поля,
называется электрическим током смещения.

В каких бы условиях ток ни проявлялся, он всегда сопрово-
ждается магнитным полем. Электрический ток без магнитного
поля невозможно представить, как невозможно представить воз-
никновение тока без электрического поля.

Поэтому электрический ток нужно представлять не односто-
ронне, только как упорядоченное движение электронов, а как
сложный процесс, состоящий из электрических и магнитных
явлений, взаимно обусловливающих и дополняющих друг дру-
га. Совокупность электрического и магнитного полей, находя-
щихся в непрерывной органической связи, и обусловливает
упорядоченное движение электрических зарядов и распростране-
ние" электромагнитной энергии в пространстве.

Скорость распространения электромагнитной энергии может
быть приравнена к скорости распространения света, которая со-
ставляет 300 000 км/сек.

Не следует смешивать скорость распространения электромагнитной энер-
гии со скоростью движения электронов вдоль проводника. Эта скорость
электронов равна всего лишь нескольким миллиметрам' в секунду. Под ско-
ростью электрического тока необходимо понимать ту скорость,' с которой
распространяется вдоль проводника электромагнитная энергия.

12. ПОНЯТИЕ ОБ ИСТОЧНИКАХ-ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Для получения электрического тока необходим специаль-
ный прибор, который давал бы возможность непрерывно и до-
статочно равномерно поддерживать на одном конце проводника
избыток электронов, а на другом — недостаток, т. е. обеспечи-
вать между этими точками проводника электрическое напря-
жение.

Такие приборы называются источниками электрического
тока, или, точнее — источниками электрической
энергии. В них происходит преобразование в электрическую
энергию некоторого другого |вида энергии.

Наибольшее распространение в технике получили химиче-
ские и механические источники электрической энергии.

К химическим источникам электрической энергии относятся
гальванические элементы и аккумуляторы
(рис. 9). В них химическая энергия преобразуется в электриче-
скую.

К механическим источникам электрической энергии от-
носятся генераторы (динамомашины) (рис. 10) и маг-
нето. В них механическая энергия преббразуется в электри-
ческую энергию.

Кроме перечисленных выше источников электрической
энергии, являющихся основными, в технике используются и другие
источники, в которых непосредственно в электрическую энергию
преобразуется тепло (термоэлементы), свет (фотоэлементы)
и т. д. Электрическая энергия этих источников используется при
различных измерениях, сигнализации, о? телемеханических
устройствах1 и связи.

Рис. 9. Аккумуляторная батарея — химический источник
электрической энергии

Рис. 10. Генератор — механический источник
электрической энергии

Из химических источников электрической энергии на колес-
ных и гусеничных машинах находят применение аккумуляторы,
а из механических источников' электрической энергии генера-
торы и магнето. ‘ .

1 Телемеханика — управление механизмами на расстоянии.
13. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Источник электрической энергии, основанный на преобразо-
вании химической энергии в электрическую, получил название
гальванического элемента.

Первый гальванический элемент носит название медно-цинко-
вого.

Медно-цинковый элемент (рис. 11) состоит из сосуда, напол-
ненного раствором серной кислоты (H2SO4) в воде, в котором
помешены на некотором расстоянии одна от другой две метал-
лические пластинки: медная (Си) и цинковая (Zn).

Если обе пластинки замкнуть вне элемента тонкой проволоч-
кой, то по ряду чисто внешних признаков мы можем убедиться
в том, что элемент действует и по соединительной проволочке
непрерывно происходит перемещение электронов, т е. имеет
место электрический ток. Так, например, проволочка, соединяю-
щая пластинки, будет нагреваться; магнитная стрелка, поднесен-
ная к проволочке, будет отклоняться и т. д.., >

Что же при этом происходит в элементе и почему две разно-
родные пластинки, помещенные в раствор серной кислоты, спо-
собны вызвать появление электрического тока?

Наблюдая внимательно за элементом, мы вскоре заметим,
что в то время, когда пластинки замкнуты проволочкой, цинко-
вая пластинка постепенно растворяется, уменьшаясь в объеме,
причем одновременно уменьшается и количество серной кислоты
в жидкости. С медной же пластинкой практически изменений не
происходит.

Таким образом, появление электрического тока в данном
случае может быть объяснено химической реакцией, происходя-
щей между цинком и серной кислотой, вследствие чего хими-
ческая энергия, которой обладает цинк, постепенно пре-
вращается в энергию электрическую. Вполне понятно,
что продолжительность действия гальванического элемента за-
висит от наличия цинка и серной кислоты в жидкости. При из-
расходовании одного из них действие элемента прекращается.

Электрический ток, получаемый прй по-
мощи гальванического элемента, имеет
определенное направление. Электрический ток
в проволочке, соединяющей оде пластинки
элемента, проходит в направлении от нерас-
творяющейся пластинки к растворяющей-
ся. В частности, для медно-цинкового эле-
мента направление тока в проволочке бу-
дет от медной пластинки’ к цинковой (см.
стрелки на рис. И). Внутри элемента элек-
трический ток будет проходить в противо-
положном направлении, т. е. от цйнковой
пластинки к медной.

Ввиду различного в электрическом от-
ношении состояния пластинок им присвоены

Рис. И. Медно-цин-
ковый элемент
определенные названия и условные обозначения. Так, каждая
пластинка носит название электрода, причем конец каждого
электрода, выступающий из жидкости, называется полюсом.
Жидкость, в которой находятся электроды элемента, называется

электролитом.

Тот электрод, который в процессе работы элемента не рас-
творяется, называется положительным электродом, или
анодом. На электрических схемах и на самих источниках поло-
жительный полюс всегда обозначают знаком «плюс» (-|-). Элек-
трод, который в процессе работы элемента растворяется, назы-

вается отрицательным электродом, или катодом, и на
схемах и источниках обозначается знаком «минус» (—).

Медно-цинковый элемент в настоящее время не применяется.

Он вытеснен элементом более совер-
шенной конструкции—угольно-цинковым.

Угольно-цинковый элемент (рис. 12)
состоит из положительного и отрицатель-
ного электродов, помещенных в стеклян-
ный сосуд, наполненный электролитом.

Положительный электрод предста-
вляет собой круглый или прямоугольный
стержень 7, изготовленный из угля и
окруженный спрессованной смесью 2, со-
стоящей из порошка перекиси 'Марганца

и мелко истолченного графита. Для при-
соединения провода к положительному
электроду угольный стержень снабжен
зажимом 3.

Отрицательный электрод предста-

Рис. 12. Угольно-цинко-
вый элемент:

1 — угольный стержень; 2 —
деполяризующая смесь; 3 -г-
медный зажим; 4 — цинковый
цилиндр; 5 — свинцовый от-
росток; 6 — стеклянный сосуд

вляет собой цинковый цилиндр 4, окру-

жающий положительный электрод. Свинцовый отросток 5 слу-

жит для присоединения к отрицательному электроду провода
внешней цепи.

Электроды помещаются в стеклянный сосуд 6, который за-
полняется электролитом, представляющим собой двадцатипяти-
процентный раствор хлористого аммония (нашатыря) в воде.

В тех случаях, когда элементы ^подвержены переноске и все-
возможным сотрясениям, применяют сухие или водоналивные

элементы.

Сухой элемент отличается от описанного выше элемента
только тем, что жидкий электролит в нем заменен специальной
густой пастой. В соответствии с этим надобность в стеклянном
сосуде отпадает, и его функции с успехом выполняет цинковый
отрицательный электрод, которому придана форма коробки
(рис. 13). Пространство между цинковой коробкой и положитель-
ным электродом заполняется пастой, состоящей из раствора хло-
ристого аммония (нашатыря), сгущенного добавлением гипса и
глицерина. Сверху элемент залит слоем специальной мастики,
чтобы предотвратить быстрое высыхание пасты, а цинковая
коробка оклеена плотной бумагой. К недостаткам сухогб эле-
мента следует отнести высыхание пасты при длительном, хра-
нении.

А Б в

Рис. 13. Сухие и водоналивные элементы:

А, В — сухой элемент; Б — элемент водоналивной; 1 — положительный по-
люс; 2 — отрицательный полюс; 3 — стеклянная трубочка для заливки воды

Для устранения указанного недостатка применяют водона-
ливные элементы. Устройство их аналогично устройству сухого
элемента с той лишь разницей, что пространство- между цинко-
вой коробкой и углем заполнено не пастой, а хлористым аммо-
нием (нашатырем) в порошке, перемешанным с деревянными
опилками. Для приведения элемента в действие необходимо че-
рез стеклянную трубочку, расположенную вверху элемента, на-
лить чистой воды. Раствор хлористого аммония в воде, являю-
щийся электролитом, впитывается опилками, что предотвращает
его выливание.

14. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

Чтобы использовать электрическую энергию, получаемую от
любого источника электрической энергии, к его полюсам или за-
жимам при помощи проводов присоединяется тот прибор, в ко-
тором электрическая энергия может быть преобразована в дру-
гой вид энергии.

В качестве примера на рис. 14 показано присоединение лам-
почки к зажимам источника электрической энергии (аккумуля-
торной батареи). Если замкнуть выключатель, лампочка заго-
рится, свидетельствуя о появлении электрического тока.

Чтобы в проводниках протекал ток, необходимо создать элек-
трическую цепь.

Электрической цепью называется электротехническая уста-
новка, состоящая из трех основных частей: 1) источника элек-
трической энергии, превращающего энергию какого-либо Рида
в электрическую энергию; 2) системы соединительных проводов,
по которым электрическая энергия поступает от источника тока
к месту потребления ее; 3) потребителя электрической энергии,
преобразующего электрическую энергию в энергию какого-либо
другого вида.

Простой электрической цепью называется такая цепь, элек-
трический ток в которой нигде не разветвляется (во внимание
не принимаются ответвления в измерительные приборы, напри-
мер в вольтметры).

Рис. 14. Простейшая двухпроводная электрическая цепь
и ее схема

Электрический ток возможен только в замкнутой цепи. Если
в какой-либо точке прервать цепь, — ток в цепи прекратится.

Электрическая цепь делится на две части: внутреннюю
и внешнюю. Внутренней частью цепи называется часть всей
цепи, находящаяся в пределах (внутри) самого источника элек-
трической энергии. Внешней частью цепи называется та часть
всей цепи, которая расположена вне пределов источника элек-
трической энергии. В дальнейшем будем для краткости пользо-
ваться терминами: внутренняя цепь (вместо — внутренняя часть
цепи) и внешняя цепь (вместо — внешняя часть цепи).

Внешняя цепь, в свою очередь, состоит из потребите-
лей — приборов, которые приводятся в действие электрическим
током, и соединительных проводов.

Кроме того, во внешнюю цепь могут быть включены раз-
личные приборы, получившие название вспомогательных.
Эти приборы, не являясь собственно потребителями, служат для
замыкания или размыкания цепи (выключатели, рубильники),
для изменения направления тока (переключатели, контрол-
леры) и т. д.
Для измерения величин, характеризующих электрический
ток, в цепь включаются измерительные приборы
(амперметры, вольтметры).

v Графическое изображение электрической цепи называется
электрической схемой. Из рис. 14 видно, что электрический ток
подводится к потребителю при помощи одного провода, а при
помощи другого отводится к источнику электрической энергии.

Такая электрическая цепь называется двухпроводной.

На колесных и гусеничных машинах двухпроводная цепь
может быть значительно упрощена, если в качестве одного из
проводов, подводящих (или отводящих) электрический ток
к потребителю (рис. 15), используются металлические части са-
мой машины, называемые в этом случае «массой». Такие
электрические цепи носят название однопроводных цепей.

Рис. 15. Простейшая однопроводяая электрическая цепь
и ее схема

Какой полюс источника соединить с массой — положитель-
ный или отрицательный, практически* совершенно безразлично.
Включение на массу отрицательного полюса предпочитают при-
менять в том случае, если на колесной или гусеничной машине
установлена радиостанция.

Нетрудно видеть, что с применением однопроводных цепей
число соединительных проводов уменьшается в два раза, а это
дает удешевление всей системы, облегчает уход и обнаружение
неисправностей в ней.

Понятие «электрическая цепь» в больщинстве случаев преду-
сматривает такую систему, в которой источники электрической
нергии, соединительные процода и потребители расположены
непосредственной близости одни к другим (как, например,/яга
т^1есных или гусеничных машинах). Если источники и потрё.бд-*!,
и удалены на значительное расстояние один от другого,
например, электрические станции, питающие освещение и про-
мышленную нагрузку городов, то в этом случае система соедини-
тельных проводов называется «распределительной сетью».

Вполне понятно, что сеть в последнем случае можно рас-
сматривать относительно потребителей какь источник электриче-

Злектричеспая распределительная сеть

От
источника (станции)

___Кдругим
потребителям

Рис. 16. Схема простейшей двухпроводной распределительной
сети

ской энергии, несмотря на то, что действительный источник на-
ходится, может быть, очень далеко. Распределительные сети вы-
полняются, как правило, двухпроводными, трехпроводными и
четырехпроводными. Простейшая двухпроводная распредели-
тельная сеть со включенной в нее лампочкой показана на
рис. 16-

15. КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Электрический ток в металлическом проводнике представляет
собой перемещение по проводнику электронов, из которых каж-
дый несет на себе определенный, правда, чрезвычайно малень-
кий, отрицательный электрический заряд, т. е. количество элек-
тричества.

За практическую единицу количества электричества в системе
МКСА принят кулон.

Для измерения количества .электричества пользуются мето-
дом электролиза ‘.

Сущность электролиза состоит в том, что если в сосуд, на-
полненный раствором азотнокислого серебра, погрузить две ме-
таллические пластинки и присоединить к ним провода от источ-
ника электрической энергии, то на пластинке, соединенной с от-
рицательным полюсом, начнет отлагаться металлическое серебру
и пластинка будет увеличиваться в весе. При этом увеличение
пластинки в весе оказывается пропорциональным количеству
электричества, прошедшему через раствор.

Кулон — это такое количество электричества, которое, про-
ходя через раствор азотнокислого серебра, отлагает на отрица-
тельной пластинке 1,118 мг чистого серебра.

1 Электролиз — разложение растворимых в воде солей, кислот и щелочей
под действием электрического тока, сопровождаемое выделением химических
веществ на электродах.
Пример I. Определить количество электричества, прошедшее через раствор
т11Окислого серебра, если на отрицательной пластинке выделилось 0,559 г
^559 лй) чистого серебра.

1 решение. Прошедшее через раствор количество электричества будет

Q = = 500 кулон.

1,110

Пример 2. Определить необходимое количество электричества для того,
чтобы отложить на отрицательной пластинке 27 г никеля. Известно, что один
кулон выделяет 0,3 мг никеля.

решение.

Q- 27^0 = 9()соо к н
0.3 . J

16. СИЛА ТОКА

Одним количеством электричества, проходящим по провод-
нику, мы еще не можем полностью охарактеризовать электриче-
ский ток.

Действительно, количество электричества, равное одному
кулону, может проходить по проводнику в течение одного часа,
и то же самое количество электричества может быть пропущено
по нему в течение одной секунды. Совершенно очевидно, что
интенсивность электрического тока во втором случае будет зна-
чительно больше, чем в первом, так как то же самое количество
электричества проходит в значительно меньший промежуток
времени.

Для характеристики интенсивности электрического тока ко-
личество электричества, проходящее по проводнику, принято от-
носить к единице времени (секунде).

Количество электричества, проходящее по
проводнику в одну секунду, называется силой
тока.

В качестве единицы силы тока в системе единиц МКСА при-
нят ампер (а).

Сила тока в проводнике равна одному амперу, если ежесе-
кундно через поперечное сечение его проходит один кулон элек-
тричества.

Термин сила тока не совсем точно выражает сущность
вкладываемого в него понятия. Лучше было бы говорить вели-
чина тока. В дальнейшем будем пользоваться терминами
величина тока и просто ток наравне с термином сила
тока.

При измерении небольших токов применяют единицу, мень-
шую ампера в тысячу раз, называемую миллиампером (.мп).

Для измерения силы тока можно воспользоваться ме-
тодом электролиза. Однако такой способ очень неудобен, и. по-
тому на практике для измерения силы тока применяют успе-
ЧИальный прибор, называемый амперметром (рис. 17).'
Для включения амперметра в цепь ее нужно прервать в лю-
бой точке (рис. 18) и концы проводов присоединить к зажимам
амперметра.

Рис. 17. Амперметры, применяемые для измерения силы
тока на колесных и гусеничных машинах

Рис. 18. Схема включения амперметра в цепь

Где именно включить амперметр, т. е. до потребителя (счи-
тая по направлению тока) или после него, совершенно безраз-
лично, так как сила тока в простой замкнутой цепи (без раз-
ветвлений) будет одинакова во всех точках цепи.

Иногда ошибочно считают, что амперметр, включенный до потребителя,
будет показывать большую силу тока, чем включенный после потребителя.
В этом случае считают, что «часть тока» тратится в потребителе для при-
ведения его в действие. Это, конечно, неверно, и вот почему.

Электрический ток в металлическом проводнике представляет собой
электромагнитный процесс, сопровождаемый упорядоченным движением элек-
тронов по проводнику. Однако энергия переносится не электронами, а электро-
магнитным полем, окружающим проводник.

Через любое поперечное сечение проводников простой электрической цеци
проходит в точности одно и то же количество электронов. Какое количество
электронов вышло от одного полюса источника электрической энергии,
такое же количество их пройдет через потребитель и, конечно, поступит
к другому полюсу, источника, ибо электроны как материальные частички из-
расходоваться при своем движении не могут.
Но что же тогда служит причиной действия потребителя, в частности,
личиной накаливания нити лампочки? Причиной .является та энергия электро:
Магнитного поля, неразрывно связанная с процессом перемещения электронов,
которая в потребителе расходуется или, точнее, преобразуетеяв другой
вид энергии: световую, тепловую и т. д. Самые же электроны расходоваться
не могут, в силу чего показание амперметра во всех точках замкнутой цепи
будет одинаковым.

Рис. 19. Включение амперметра в разветвленную однопроводную цепь

В сложных электриче-
ских цепях с различными
ответвлениями это пра-
вило (постоянство тока
во всех точках замкну-
той цепи) остается, ко-
нечно, справедливым, но
оно относится только к
отдельным участкам об-
щей цепи, которые могут
быть рассматриваемы как
простые.

Рис. 20. Схема включения амперметров,
приведенных на рис. 19

Рис. 19 и 20 дают наглядное представление о способах вклю-
чения амперметров в цепях с разветвлениями.

17. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Из сказанного выше следует, что электрический ток проводи-
мости представляет собой упорядоченное движение свободных
электронов между атомами проводника, сопровождающее пере-
дачу электромагнитной энергии вдоль проводника. По пути
своего движения к тому или иному атому каждый электрон элек-
трического тока испытывает со стороны электронов, входящих
систему атома, отталкивание вследствие одноименности их за-
рядов, а поэтому вынужден все время отклоняться от прямого
си И И Итти в направлении к тем атомам, со стороны которых
лы отталкивания будут меньшими На преодоление противо-
действия движению электронов расходуется электромагнитная
энергия.

Проходя по замкнутой цепи, ток. встречает сопротивление на
всем ее протяжении, т. е. не только во внешней цепи, но
а внутри источника. При увелш^ении сопротивления цепи сила
тока в ней уменьшается.

Эти силы отталкивания вынуждают электроны как бы Лави-
ровать между атомами проводника, чем и оказывают противо-
действие их свободно му перемещению.

Противодействие, оказываемое проводни-
ком проходящему по нему электрическому
току, называется электрическим сопротивле-^
н и е м (7?). v .

За практическую еди-
ницу электрического со-
противления в системе
единиц МКСА принят
ом (ом).

Один ом — это сопро-
тивление такого провод-
ника, в котором устанав-
ливается сила тока, рав-
ная одному амперу, при
напряжении на концах
этого проводника, равном
одному вольту.

Ри^ 21. Смметф

Эталоном сопротивле-
ния, равным одному ому.
принято сопротивл ние
которое оказывает неиз-
менному току ртутный
СДвлб ВЫСОТОЙ 106,300 с.м»
имеющий одинаковое по

всей длине сечение и массу в 14,4521 г при температуре таюй
щего льда.

При измерении очень больших сопротивлений применяют
единицу мегом1 (мгом). 1 мгом—1 000 000 ом.

Для измерения сопротивления применяются специальные при-
боры, называемые омметрами (рис. 21). Для измерения не-
больших сопротивлений пользуются методом вольтметра и ам-
перметра или применяют специальные измерительные мостики.

18. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА

Чтобы в проводнике,- обладающем электрическим сопротивле-
нием, проходил электрический ток, нужно затрачивать работу

1 Мега — миллион.
Любой источник электрической энергии предназначен именно
ля того, чтобы, превращая энергию какого-либо вида в энергию
электрическую, он мог совершать работу, требующуюся для
перемещения электрических зарядов в электрической цепи.

Величина, численно равная работе, совершаемой источником
тока при переносе единицы положительного заряда по всей
замкнутой цепи, называется электродвижущей силой Е (сокра-
щенно Э. д. с.).

Как видно из этой формулировки, э. д. с. не соответствует
физическому содержанию, которое вкладывается в понятие силы
вообще.

В системе единиц МКСА э. д. с. измеряется в вольтах (в).

Электродвижущая сила источника тока равна одному вольту,
если при перемещении по всей замкнутой цепи одного кулона
электричества источник совершает работу, равную одному
джоулю

, 1 джоуль

1 вольт = —;----— .

1 кулон

Работу А, затраченную источником тока на перемещение по
всей замкнутой цепи заряда какой угодно величины q, легко
определить, умножив величину заряда на э. д. с. источника

A—qE дж.

19. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Электродвижущая сила, возбуждаемая источником электри-
ческой энергии, затрачивается на преодоление электриче-
ским током противодействуя как внутри источника, так и во
внешней его цепи.

Та часть э. д. с., которая затрачивается на преодоление со-
противления внешней цепи источника, называется электриче-
ским напряжением или просто напряжением источника. Осталь-
ная часть э. д. с., расходуемая на преодоление сопротивления
внутри источника, называется падением напряжения во внутрен-
ней цепи или внутренним падением напряжения.

Следовательно, э. д. с. и напряжение по своей природе пред-
ставляют собой одно и то же и отличаются лишь по ве-
личине.

При неизменной величине э. д. с. источника тока его напря-
жение зависит от сопротивления внешней электрической цепи.

Пусть сопротивление внешней цепи равно нулю, что соответ-
ствует случаю так называемого короткого замыкания. Тогда на
перемещение зарядов во внешней цепи никакой работы не рас-
ходуется. Следовательно, вся э. д. с. затрачивается на переме-
щение зарядов только во внутренней цепи.

Внутреннее падение напряжения в рассматриваемом случае
равно э. д. с., в силу чего напряжение на зажимах источника,
тока равно нулю.
По мере увеличения сопротивления внешней цепи увеличи-
вается работа, которая нужна для перемещения зарядов в этой
цепи, в результате чего уменьшается внутреннее падение напря-
жения. Следовательно, чем больше сопротивление внешней цепи,
тем должно быть выше напряжение источника тока.

Наконец, при размыкании внешней цепи сопротивление ее
становится бесконечно большим, и ток в цепи исчезает. «А это
значит, что нет никакого падения напряжения и во внутренней
цепи, поэтому в данном случае напряжение источника тока ста-
нет равным электродвижущей силе.

Следует иметь в виду, что падение напряжения внутри источ-
ника тока в большинстве случаев настолько мало по сравнению

Рис. 22. Вольтметр

с напряжением на зажимах источника тока, что допустимо счи-
тать напряжение равным электродвижущей силе.

В силу того что напряжение является частью э. д. с.? вели-
чина э. д. с. и напряжения выражаются в одних и тех же прак-
тических единицах (вольт).

Для измерения напряжения служит специальный прибор, на-
зываемый вольтметром (рис. 22).

При включении вольтметра оба провода от него присоеди-
няются к тем точкам цепи, напряжение между которыми хотят
измерить. Так, например, если провода от вольтметра присо-
единить к зажимам источника электрической энергии (рис. 23),
38
будет измерено напряжение источника; при включении
к зажимам потребителя — напряжение, подводимое к потре-
бителю.

Принятые в технике стандартные напряжения источников
электрической энергии приводятся в табл. 1.

Рис. 22. Включение вольтметра в электрическую цепь.

Вольтметр измеряет напряжение иа зажимах источника электрической энер-
гии, а вольтметр — на зажимах потребителя

Таблица 1

Стандартные напряжения, применяющиеся в различных
электротехнических установках

Напряжение в Наименование установки, в которой применяется тайное напряжение Источники электрической энергии
6 1 12 ) Системы электрооборудования ко- Генераторы и акку-
24 | лесных и гусеничных машин муляторные батареи
55—50 Освещение железнодорожных То же
110—127 поездов
Освещение жилых помещений х Генераторы, редко аккумуляторные бата- реи
220
Питание силовых установок, фаб- рик и заводов. При постоянном токе иногда для освещения жилых поме- щений Г еиераторы
380
Питание силовых установок фаб- Генераторы
550—560 рик и заводов
Трамвай Генераторы с вы-
750—1500 Для питания ламп передающих прямительными устройствами
Умформеры
14000—16000 радиостанций, устанавливаемых на колесных и гусеничных машинах
Воспламенение рабочей смеси в Магнето и индук-
3300—220000 двигателях колесных и гусеничных машин (система зажигания) циоиные катушки
Линии передачи электрической Геиераторы и транс-
энергии на большие расстояния форматоры
В свою очередь потребители электрической энергии также
рассчитываются на определенное напряжение. Это напряжение
указывается непосредственно на потребителе.

Совершенно условно напряжение меньше 250 в называется
низким напряжением, а больше 250 в — высоким напря-
жением.

20. ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Выше было установлено, что в замкнутой цепи сила тока во
всех точках одинакова и, куда бы ни включили амперметр, он
везде будет давать одинаковые показания.

Совершенно иное происходит с напряжением.

Рис. 24. Схема, иллюстрирук/щая падение напряжения в замкнутой цепи:
Вольтметр V’i измеряет напряжение иа зажимах источника электрической энергии Е, вольт-
метр —напряжение на зажимах потребителя, а вольтметры Pg и К—падение напряже-
ния в соединительных проводах

Проделаем следующий опыт. Возьмем гальванический эле-
мент Е (рис. 24) и присоединим к его зажимам при помощи
достаточно длинных проводов электрическую лампочку Л, а не-
посредственно на зажимы элемента вольтметр V’i.

Вольтметр при этом покажет напряжение на зажимах эле-
мента. Присоединив другой такой же вольтметр V2 на зажимы
лампочки, мы обнаружим, что его показания будут несколько
меньше показаний вольтметра Vi.

Это произойдет потому, что часть напряжения, измеряе-
мого вольтметром Vi, будет затрачена на преодоление сопро-
тивления в соединительных проводах, подводящих электриче-
ский ток от элемента к лампочке. Установить величину затра-
ченного напряжения в обоих соединительных проводах нетрудно,
если между точками а и с, а также b и d включить вольтметры
Уз. и V4. Их показания дадут величину напряжения, затрачен-,
ного в каждом соединительном проводе.

Из сказанного следует, что к потребителю (лампочке)
всегда подводится не полное напряжение источника электриче-
ской энергии, а несколько меньшее.
Понижение напряжения в соединительных проводах пли во-
обще на любом участке цепи (от источника электрической энер-
гии Д° потребителя) носит название падения напряжения (Д(7).

Необходимо отметить следующее: если сложить показания
вольтметров Vs, Уз и У4, то сумма их будет равна показанию
вольтметра Ут, что полностью подтверждает наши выводы
о том, что напряжение на зажимах источника электрической
энергии затрачивается на преодоление сопротивления, которое
электрический ток встречает во внешней цепи.

Падение напряжения на любом участке цепи между источни-
ком электрической энергии и потребителем называется паде-
нием напряжения во внешней цепи.

При прохождении электрического тока внутри источника
электрической энергии также происходит падение напряжения,
которое называется падением напряжения во внутренней цепи.
Если падение напряжения во внутренней цепи сложить с на-
пряжением, измеренным на зажимах источника электриче-
ской энергии, мы получим его полную электродвижущую
силу, т. е.

тп.

' внутр

Отсюда и следует, что при размыкании цепи, когда падения
напряжения внутри источника электрической энергии и во внеш-
ней цепи не будет (тока нет), вольтметр, включенный на его
зажимы, покажет величину э. д. с.

Падение напряжения зависит не только от сопротивления,
которое встречает электрический ток, проходя по проводнику,
но и от силы тока, который по нему проходит. Чем больше бу-
дет сопротивление рассматриваемой части проводника (цепи)
и чем больше будет сила тока, проходящего по нему, тем больше
будет и падение напряжения. I

Практически явление падения напряжения во внешней цепи очень
хорошо можно наблюдать на электрическом освещении небольшого провин-
циального города, где резко бросается в глаза, что фонари, расположенные
в непосредственной близости к электрической станции, горят ярким св'ётрм,
в то время как фонари вдали от станции горят неполным, тусклым светом.
Происходит это потому, что к фонарям, расположенным в непосредственной
близости к станции, подводится полное напряжение источника электрической
энергии, в то время как на долю фонарей, расположенных на окраине, остается
меньшая часть напряжения и они горят тускло. Это особенно заметно в том
случае, когда соединительные провода имеют большую длину или неправильно
рассчитаны. '

Уменьшение накала лампочек, вызванное падением напряжения не во внепь
ней, а во внутренней цепи, можно наблюдать на колесной или гусеничной
машине при заводке двигателя электрическим стартером. Если до включения
стартера лампочки горят нормальным накалом, то при включении стартера
вследствие потребляемого им большого тока произойдет заметное падение
апряжения внутри источника электрической энергии, отчего снизится напряже-
не на его зажимах, а вместе с ним накал лампочек.

щ 1 ЭТ° бУдет справедливо при условии, что вольтметр имеет очень боль-
сопротивленпе и потребляет очень маленький ток.
Падение напряжения, где бы оно ни происходило — во внут-
ренней или во внешней пени, снижает величину напряжения,
подводимого к потребителю. Если оно значительно, то от этого
уменьшается количество электрической энергии, преобразуемой
потребителем в другой вид энергии (световую, механическую
и т. д.), и вся система электрооборудования будет работать не-
полноценно.

Для того чтобы падение напряжения в проводах не превос-
ходило определенных допустимых пределов, соединительные
провода между источником электрической .энергии и потреби-
телями (при длинных линиях) приходится определенным образом
рассчитывать. Исходными величинами такого расчета являются
допустимое падение напряжения и сила тока в цепи.

В свою очередь при эксплоатации уже выполненной системы,
как, например, системы электрооборудования колесной или гу-
сеничной машины, приходится наблюдать за надежным соеди-
нением проводов*во всех зажимах потребителей и вспомогатель-
ных приборов, с тем чтобы падение напряжения в них было
наименьшим *.

21. ЗАКОН ОМА

Электродвижущая сила гальванического элемента или во-
обще любого источника электрической энергии является причи-
ной возникновения во всей цепи электрического тока. Следова,-
тельно, чем больше б^дет э. д. с. источника электрической
энергии, тем больше будет и ток в цепи при той же величине
сопротивления.

В свою очередь электрический ток, возникший в замкнутой
цепи под действием э. д. с., встречает со стороны цепи сопро-
тивление. Совершенно очевидно, что чем больше будет сопро-
тивление цепи, тем меньший ток будет проходить по чей при
постоянной величине э. д. с.

Таким образом, на величину тока в замкнутой цепи влияют:

1. Электродвижущая сила источника электрической энергий»
с увеличением которой ток увеличивается.

2. Полное сопротивление цепи, с увеличением которого ток
уменьшается.

Эта простая, как нам кажется сейчас, зависимость силы тока
от э. д. с. источника электрической энергии и полного сопроти-
вления цепи была впервые подмечена ученым Омом, который
дал для нее такое определение.

Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна элек-
тродвижущей силе источника электрической энергии и обратно
пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Выраженная Омом зависимость, устанавливающая, кроме
того, и математическую связь между силой тока, э. д. с. и со-
противлением, получила название закона Ома.

1 См. раздел «Выделение тепла в местах с недостаточно хорошим соедн»
нением».
Закон Ома для всей цепи, выраженный математически, имеет

вид

1= Е-

1 R + r

где / — сила тока;

Е — э. д. с. источника электрической энергии;

R — сопротивление внешней цепи;
г — сопротивление внутренней цепи;

Е-\-г — полное сопротивление цепи.

Если в этой формуле э. д. с. (Е) выразить в вольтах, а пол-
ное сопротивление цепи (7?+г) в омах, то, разделив число вольт на
число омов, получим силу тока в амперах.

Пример 1. Определить силу тока в замкнутой цепи, если э. д. с. источника
электрической энергии равна 2,3 в, а на его зажимы включена лампочка
с сопротивлением 1,9 ом. Внутреннее сопротивление источника равно 0,1 ом.

Решение. I = - • Так как Е — 2,3 в, сопротивление внешней

цепи R= 1,9 ом, а внутренней г = 0,1 ом, то, подставляя значение в формулу,
получим

Зависимость силы тока от напряжения
источника электрической энергии
и сопротивления внешней цепи

В практике в подавляющем большинстве случаев прихо-
дится иметь дело не с э. д. с., а с напряжением на зажи-
мах источника электрической энергии или напряжением в сети.
Поэтому формула закона Ома должна быть несколько видоиз-
менена:

E — I (R + г)
или

Е = IR + 1г.

Путем преобразования находим из последнего выражения,
что

,Е — 1г
~ R ’

Так как величина 1г представляет собою внутреннее паде-
ние напряжения, то разность Е — 1г есть не что иное, как на-
пряжение U на зажимах источника тока.

Тогда

Это и есть математическое выражение закона Ома для внеш-
него участка цепи. Формулируется этот закон так: сила така во
Рис. 25. Зависимость тока
от напряжения источника
электрической энергии

внешней цепи прямо пропорциональна напряжению на зажимах
источника электрической энергии и обратно пропорциональна
сопротивлению внешней цепи.

Вначале остановимся на вопросе о влиянии на силу тока
напряжения источника электрической энергии при условии,
что сопротивление внешней цепи остается неизменным.

Возьмем источник электрической
энергии с напряжением 6 в (рис. 25)
и присоединим к его зажимам внешнюю
цепь, состоящую из сопротивления
10 ом и амперметра Ль В цепи возник-
нет электрический ток определенной
силы. Составим теперь вторую цепь,
состоящую из амперметра А2 и того
же сопротивления, но присоединим
цепь так, чтобы к ней подводилось
напряжение 4 в. При этом мы сразу
же увидим, что ток в цепи уменьшился.
Если к цепи подвести напряжение
только 2 в (цепь с амперметром Лз),
ток уменьшится еще больше.

Следовательно, при увеличении на-
пряжения источника электрической
энергии ток в цепи будет увеличивать-
ся, а при уменьшении — уменьшаться,
т. е. зависимость будет прямая. Иначе'
говоря, во сколько раз увеличится на-
пряжение, во столько же раз увели-
чится ток, и наоборот.

Подтвердим сказанное примерами.

Пример 1. Определить силу тока, который проходит в замкнутой цепи,
если сопротивление внешней цепи равно 10 ом, а напряжение на зажимах
источника электрической энергии, измеренное вольтметром, равно 2 в.

U 2

Решение. I = . Так как U — 2 в, a R = 10 ом, то, / = — = 0,2 а.

Пример 2. Определить силу тока в той же замкнутой цепи, как и в преды-.
дущем примере, если будет включен другой источник электрической энергии,
напряжение на зажимах которого будет не 2 в, а 12 в.

IJ 12

Решение. / = — . Так как U = 12 в, a R == 10 ом, то I = = 1,2 д.

/\ IV

Таким образом, увеличение напряжения, по сравнению с предыдущим
примером, в шесть раз (12 в вместо 2 в) привело к увеличению и тока
в шесть раз.

Теперь рассмотрим влияние изменяющегося сопротивле-
ния во внешней цепи на силу тока, при условии, что напряжение'
на зажимах источника электрической энергии остается постоян-
ным.
Предположим, что мы
состоящую из источника
б в, амперметра Аг и сопро-
тивления 10 ом. В этой цепи
будет проходить ток опреде-
ленной силы, измеряемый ам-
перметром Ai. Присоединив к
зажимам источника электриче-
ской энергии другую цепь (на
рис. 26 показана пунктиром),
в которую включено сопроти-
вление 3 ом, сразу же заме-
тим, что ток в цепи увеличил-
ся. Если вместо сопротивления
в 3 ома включить в цепь со-
противление в 2 ом (цепь,
изображенная на рис. 26 пунк-
тиром с точкой), ток возрастает
еще больше.

Таким образом, при неиз-
менном напряжении, при умень-
шении сопротивления цепи ток

имеем
электрпч

замкнутую
еской энерги

цепь (рис., 26),
и напряжением

Меняется тон

Рис. 26. Зависимость силы тока
от сопротивления цепи

в ней будет увеличиваться,
а при увеличении — умень-
шаться.

Пример 1. Определить силу тока, который проходит в замкнутой цепи,
если сопротивление ее равно 10 ом, а напряжение на зажимах источника
электрической энергии равно 6 в.

Решение. I = . Т а к как 7? = 10 ом, a U = 6 в, то / = ~ — 0,6 а.

Пример 2. Определить силу тока в замкнутой цепи, если сопротивление
цепи будет равно 2 ом, а напряжение останется таким же, как и в предыду-
щем примере, т. е. 6 в.

Решение. I = ~ . Так как R = 2 ом, a U — 6 в, то 1 ~ ~ = 3 а.
ri 2.

Таким образом, уменьшение в пять раз сопротивления цепи, по сравнению
с предыдущим примером, привело к увеличению в пять раз тока.

Определение сопротивления внешней цепи.

Кроме определения тока, проходящего в замкнутой цепи,
формулой закона Ома можно пользоваться и для определения
сопротивления цепи, если известны, т. е. измерены приборами,
напряжение на зажимах источника электрической энергии и ток,
проходящий по цепи.

В этом случае основную формулу закона Ома/=-^- преоб-
разуют в следующую:
т. е. сопротивление всей внешней цепи может быть определено,
если величина напряжения на зажимах источника электрической
энергии будет разделена на величину проходящего по ней
тока

Пример . Определить сопротивление внешней цепи, если напряжение на
зажимах источника, измеренное вольтметром, равно 6 в, а амперметр, включен-
ный в цепь, показывает ток, равный 2 а.

LJ 6

Решение. R = -j-. Так как U — 6 в, a I = 2 а, то R = -^ = 3 ом.

Следует иметь в виду, что определенное этим способом со-
противление внешней цепи будет слагаться из сопротивления
потребителей и соединительных проводов от источника электри-
ческой энергии до потребителей.

В том случае, когда необходимо определить сопротивление
только потребителя, напряжение следует измерять не на зажи-
мах источника электрической энергии, а на зажимах потреби-
теля и полученное напряжение делить на ток в цепи.

Пример 2. Определить сопротивление автомобильного электрического
сигнала, если он потребляет ток 10 а при напряжении источника электрической
энергии 6 в. Напряжение, измеренное на зажимах сигнала при его работе, со-
ставляет 5,8 в.

Решение. Так как в данном случае нас интересует сопротивление
сигнала, а не полное сопротивление цепи, то напряжение должно быть взято не
на зажимах источника, а на зажимах сигнала.

U 5.8

Так как U — 5,8 в, а I = 10 а, то R — — 0,58 ом.

Если бы мы взяли напряжение на зажимах не сигнала, а источника электри-
ческой энергии (6 в), то нашли бы общее сопротивление внешней цепи,
слагающейся из сопротивлений проводов и сигнала:

R = = 0,6 ом.

Отсюда нетрудно определить сопротивление проводов:

0,6 — 0,58 = 0,02 ом.

Таким образом, пользуясь формулой закона Ома, можно-
определять сопротивление всей внешней цепи или включенных
в цепь потребителей. Для этого достаточно измерить напряже-
ние на зажимах источника электрической энергии или на зажи;-;
мах потребителя (в зависимости от того, что определяется)'
и разделить его на торс в цепи.

Определение падения напря же ния на любом
участке цепи и сопротивления этого участка.

Основную формулу закона Ома / —можно также преоб-
разовать в следующую

U = I-R, ;•

1 При определении полного сопротивления цепи, т. е. внешнего и внутрен-
него, вместо напряжения (t/) следует взять э. д. с. (Е) источника электриче-
ской энергии.
которая означает, что величина напряжения в замкнутой цепи
равна величине тока, проходящего по ценя, умноженной на ве-
личину сопротивления цепи.

Как видно из формулы, зная величины тока в цепи и ее со-
противление, можно определить напряжение на зажимах источ-
ника электрической энергии или в цепи. Для этого необходимо
проходящий по цепи ток, выраженный в амперах, умножить на
сопротивление цепи, выраженное в омахг.

Последняя формула имеет важное практическое значение:
при помощи ее можно определять величину падения напря-
жения на любом участке замкнутой электрической цепи по
известным величинам сопротивления участка и току, который
по нему проходит.

Формула закона Ома для определения падения напряжения
на любом участке замкнутой цепи пишется так:

где АП — падение напряжения, а г — сопротивление участка
цепи.

Если нам известно падение напряжения на любом участке
цепи, то сопротивление этого участка может быть определено
по формуле

Проделаем несколько числовых примеров.

Пример 1. Определить, какое падение напряжения произойдет в соедини-
тельных проводах от аккумуляторной батареи до электрического сигнала авто-
мобиля, если сигнал потребляет ток 10 а, а сопротивление соединительных
проводов равно 0,01 ом.

Решение. Д£7 = 1г. Так как / — 10 а, а г = 0,01 ом, то

= 10-0,01 = 0,1 в,

т. е. падение напряжения в соединительных проводах будет равно 0,1 в
и, следовательно, напряжение на зажимах сигнала будет на 0,1 в ниже на-
пряжения на зажимах аккумуляторной батареи.

Пример 2. Определить, какое будет напряжение на контактах лампочки
автомобиля, если она потребляет ток 2 «, а сопротивление проводов, подводя-
щих к ней электрический ток, равно 0,2 ом. Напряжение на зажимах аккумуля-
торной батареи равно 6 в.

Решение. Определим сначала падение напряжения в соединительных
проводах. Д£/ = 1<г. Так как 1 — 2 а, г = 0,2 ом, то

Д£7 = 2-0,2 = 0,4 в.

Так как напряжение на зажимах батареи равно 6 в, падение напряжения
составляет 0,4 в, то напряжение на контактах лампочки будет

6 — 0,4 = 5,6 в.

Чаюш ^ео^хо,Д|ИМО предостеречь от такого, к сожалению, довольно часто встре-
извепрГОСЯ нелепого толкования этой формулы: «Если напряжение равно про-
чие hr11 а тока на сопротивление, то, следовательно, увеличивая сопротивле-
величины^" Увеличивать и напряжение цепи до любой необходимой нам
Пример 3. Определить сопротивление верхнего провода схемы (см. рис. 24),
если падение напряжения в нем, измеренное вольтметром V3, составляет 0,2
а ток в цепи равен 5 а.

Решение, г = -у- . Так как -U = 0,2 в, а / — 5 а,
то

/- = 2г 0,04 ом.

Пример 4. Определить, какой величины сопротивление необходимо вклю-
чить последовательно с четырехвольтовой лампочкой, чтобы ее можно было
включить на 12-вольтовую аккумуляторную батарею. Лампочка потребляет
ток 1,6 а.

Решение. Для того чтобы четырехвольтовая лампочка горела нор-
мально, необходимо, чтобы на се контактах поддерживалось напряжение 4 в.
Так как напряжение аккумуляторной батареи равно 12 в, то, следовательно, мы
должны «потерять» (падение напряжения) на сопротивлении

Д{7= 12 — 4 = 8 в.

Лампочка потребляет ток I— 1,6 а; пользуясь формулой г — -j-, получим

8
г = — == о ом.

1,6

т. е. дополнительно к лампочке необходимо включить сопротивление 5 ом.

Таким образом, третий вид формулы закона Ома дает воз-
можность не только определить падение напряжения на любом
участке цепи, но и по известному падению напряжения подсчи-
тать сопротивление этого участка.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каково современное воззрение на природу электричества?

2. Что называется электрическим током проводимости?

3. Что называется электрической цепью и из каких частей она состоит?

4. Что такое двухпроводная и однопроводная электрическая цепь?

5. В каких единицах измеряется количество электричества?

6. Что называется силой тока и в каких единицах она измеряется?

7. Как включается в электрическую цепь амперметр?

8. Что называется электрическим полем?

9. Что называется потенциалом электрического поля?

10, В каких единицах измеряется электрическая емкость проводника?

П. От чего зависит емкость проводника?

12. Что называется электродвижущей силой и в каких единицах она
измеряется?

13. Что называется напряжением и в каких единицах оно. измеряется?

14. Чем отличается напряжение от электродвижущей силы?

15. Что такое падение напряжения и от чего оно зависит?

16. Как определить падение напряжения на любом участке цени?

17. Что называется сопротивлением и в каких единицах оно измеряется?

18. Какую зависимость между током, напряжением и сопротивленией:
устанавливает закон Ома?

19. Как определить сопротивление любого участка цепи и что для этогря
нужно знать?
Глава II

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ

1 . ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОК В ЖИДКОСТЯХ (ЭЛЕКТРОЛИТАХ).

ПОНЯТИЕ О ГАЛЬВАНОСТЕГИИ

Если замкнутую электрическую цепь, составленную из ме-
таллических проводников, где-либо прервать и разъединенные
концы опустить в сосуд с водой, в которой содержится какая-
либо соль, щелочь или кислота, то движение тока в цепи вновь
восстановится.

Дестиллированная (химически чистая) вода электрический
ток не проводит. Но стоит .^только к дестиллированной воде до-
бавить какой-либо соли, щелочи или кислоты, как раствор ста-
новится проводником электрического тока. Обычная водопро-
водная или речная вода также является проводником электриче-
ского тока, так как в ней всегда растворено известное количе-
ство различных солей.

Растворы солей, кислот и щелочей в воде носят название
электролитов. Согласно существующей теории, которая объясняет
способность электролитов проводить электрический ток, каждая
молекула растворенного в воде вещества может распадаться
на две части, заряженные разноименными заря-
дами, одинаковыми по величине. При этом, пока моле-
кулах не распалась на части, она в электрическом отношении
нейтрал ьна. Если растворить в воде, например, медный ку-
порос, то это вызовет в нем ослабление внутримолекулярных
связей, и каждая молекула медного купороса распадется на две
части, называемые ионами. Это распадение молекул называется
диссоциацией.

Так, например, молекула медного купороса (CuSO4) в ре-
зультате диссоциации дает ион меди (Си++), имеющий положи-
тельный заряд (недостаток электронов), и ион кислотного
остатка (SO4 ~)f имеющий отрицательный заряд (избыток элеЖ
тронов за счет удержания части электронов, принадлежащей;
меди); т. е. CuSO4 распадется на ионы Си++ и SO4 . 1 •

э «смотря на то что все ионы раствора являются носителям^
ктрических зарядов, раствор в целом остается нейтральным.

4-569 ло
Объясняется это тем, что электрическое поле каждого положи-
тельного иона нейтрализуется электрическим полем отрицатель-
ного иона. Ионы раствора движутся беспорядочно (хаотично).

Если в такую диссоциированную жидкость,- заключенную
в сосуд, опустим две металлические пластинки (электроды)
и соединим их с зажимами источника электрической энергии, то
в растворе между электродами образуется электрическое поле.
Это поле направлено от положительного электрода (анода) к от-
рицательному (к катоду). Под действием электрического поля
положительные ионы устремятся к катоду, а отрицательные —
к аноду, т. е. начнется упорядоченное встречное движение поло-
жительных и отрицательных ионов раствора. Такое движение
ионов называется ионным электрическим током (в отличие от тока
проводимости в проводниках и тока смещения в диэлектриках).

Ионный электрический ток сопровождается электрическим
и магнитным полями так же, как и ток в проводниках.

Рис. 27. Схема прохождения электрического тока
через электролит

Если электролитом будет раствор медного купороса (CuSCU),
то ион меди (Си++) направится к отрицательному электроду,
а ион кислотного остатка (SO4 ) к положительному.

Положительный заряд иона указывает на то, что в нем не-
достает электронов. Когда такой ион достигнет отрицательного
электрода, он получит недостающие электроны и тотчас же
превратится в нейтральный атом. То же произойдет
и с ионом, имеющим отрицательный заряд, т. е. избыток элек-
тронов. Достигнув положительного электрода, такой ион отдаст
излишние электроны и также превратится в нейтральный атом
или молекулу.

Отсюда вытекает принципиальное различие между движе-
нием электрического тока в металлических проводниках
и в электролитах. Если в металлических проводниках переме-
щаются свободные электроны, то в электролитах перемещаются
ионы — части молекул растворенного в воде вещества, несущие
на себе электрические заряды. Электрический ток в электролите
50
лпровождзется химическими процессами. В силу этого элек-
СоОлиты называют иногда проводниками второго рода. Процеср
разложения электролита под действием электрического тока
называют электролизом.

Что же происходит с ионами, отдавшими свой заряд и став-
шими нейтральными атомами или молекулами?

В одном случае атомы оседают на электродах, как, напри-
мер, атомы всех металлов, давая постепенное увеличение в весе
электрода, или, если они газообразны (кислород, водород, азот),
выделяются из электролита.

В другом случае атомы вступают во вторичную реакцию
с металлом электрода, давая новые продукты, переходящие
в электролит и снова диссоциирующие.

Следует помнить, что все металлы и водород всегда выде-
ляются на электроде, соединенном с отрицательным полюсом
источника электрической энергии (на катоде).

Способностью электрического тока при электролизе оса-
ждать на отрицательном электроде металл, входивший до этого
в состав соли, растворенной в электролите, широко пользуются
в технике для покрытия одного металла другим с целью придать
красивый внешний вид (никелирование), защитить от коррозии
(кадмирование) или повысить твердость (хромирование). Элек-
тролитическое покрытие одного металла другим называется
гальваностегией.

Изучению электролиза много внимания уделил русский уче-
ный академик Борис Семенович Якоби. Его работы положили
начало техническому применению электролиза как для получе*
ния точных металлических копий различных изображений (галь-
ванопластика), так и для покрытия одного металла другим
(гальваностегия).

Если в ванну с раствором медного купороса (CuSO4) опу-
стить, например, две свинцовые пластинки и соединить их с по-
люсами источника электрической энергии, то медь (Си) будет
оседать на отрицательном электроде, покрывая его постепенно
тонкой пленкой химически чистой меди. Что же касается кис-
лотного остатка (SO4), то он, вступив у положительного элек-
трода во вторичную реакцию с водой (Н2О), даст серную кис-
лоту (H2SO4), которая перейдет в электролит.

Так как при таком способе покрытия одного металла дру-
гим неизбежно быстрое уменьшение количества металла в элек-
тролите, необходимо позаботиться о его пополнении. С этой
Целью положительный электрод всегда делается из того
же металла, которым производится покрытие. В нашем примере
оложительный электрод должен быть медным, и тогда кислот-
й остаток (SO4), вступая во вторичную реакцию с медью no-
tion ительногР электрода, будет давать медный купорос (CuSO4),
в °ЛНяюЩий его убыль из электролита. Вполне понятно, что
и по°М положительный электрод уменьшается в вёсе

израсходовании должен быть заменен новым.
Сопротивление электролитов прохождению электрического
тока больше сопротивления металлических проводников, так как
образование большого количества ионов в электролите затруд-
нено, да и подвижность ионов очень незначительна: всего не-
сколько десятых долей миллиметра в секунду.

Чем больше расстояние между электродами, тем сопро-
тивление электролита, находящегося между ними, будет

Борис Семенович Якоби

(1801-1874)

больше. Сдвигая электроды, мы будем сопротивление умень-
шать. Уменьшению сопротивления способствует также и увели-
чение поверхности электродов, погруженных в электролит.

Увеличение концентрации электролита, т. е. увеличение количе-
ства вещества, растворенного в воде, вызывает уменьшение сопро-^
тивления. Правда, это происходит до определенного предела, после
которого сопротивление вновь начнет увеличиваться. Поэтому
в тех случаях, когда необходимо иметь сопротивление какого-^
либо прибора с. электролитом минимальным, как, например,’
внутреннее сопротивление в стартерных аккумуляторных бата-^
реях, электроды располагают возможно ближе один к другому,
а удельный вес электролита берут соответствующий минималь-.,
ному сопротивлению.
2 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗАХ. ПОНЯТИЕ О ЗАЖИГАНИИ
РАБОЧЕЙ смеси в двигателях внутреннего сгорания

Всякий газ, в том числе и воздух, принято считать непроводни-
ком электрического тока, т. е. изолятором. Однако это остается
справедливым только до тех пор, пока в газовой среде не бу-
дут созданы условия, благоприятные для возникновения элек-
трического тока.

Установлено, что причина электропроводности газа заклю-
чается в том, что в газах, так же как и в жидкостях, под влия-
нием различных причин образуются ионы. В частности, в воз-
духе под действием солнечного света незначительная часть
электрически нейтральных молекул может терять свои элек-
троны, превращаясь в положительные ионы. В свою очередь,
электрон, ставший свободным, может присоединиться к другой
нейтральной молекуле, образуя отрицательный ион, или продол-
жать оставаться свободным, или, наконец, может соединиться
с положительным ионом, давая нейтральную молекулу газа.

Практически подобный процесс образования ионов — иониза-
ция — и обратный процесс образования из ионов молекул со-
вершаются в воздухе или другом газе непрерывно.

В воздухе, находящемся в нормальном состоянии, число
ионов и свободных электронов ничтожно мало, и они не в со-
стоянии обеспечить прохождения
электрического тока между
двумя разомкнутыми проводами,
соединенными с источником элек-
трической энергии. В этом слу-
чае воздух может считаться не-
проводником.

Для того чтобы сделать слой
воздуха электропроводным, не-
обходимо каким-то искусствен-
ным путем увеличить в нем число
hohqb и свободных электронов.
Достигается это подведением
высокого напряжения к электро-

Рис. 28. Схема прохождения элек-
трического тока через воздух

дам, воздушный промежуток

между которыми хотят сделать
электропроводным.

На рис. 28 схематически показаны два электрода А и Б,
к которым от какого-то источника электрической энергии под-
елено высокое напряжение. При этом свободные электроны,
всегда находящиеся в воздухе в небольшом количестве, устрем-
ляются совместно с отрицательными ионами к положительному
^лектроду, а положительные ионы к отрицательному элек-

Сила, с которой электрическое поле воздействует на ионы
электроны, находящиеся между электродами, а следовательно,
и их скорость пропорциональны приложенному напряже-
нию

Благодаря огромной скорости, приобретенной под действием
электрического поля, ионы и электроны, сталкиваясь с нейтраль-
ными молекулами газа, расщепляют их. При этом создаются но-
вые ионы и электроны, которые также устремляются к электро-
дам, в свою очередь расщепляя по пути другие нейтральные
молекулы, отчего количество ионов чрезвычайно быстро увели-
чивается.

Отсюда следует, что образование большого количества ионов
и электронов, а вместе с ним и увеличение электропроводности
слоя воздуха между электродами возможно только при значи-
тельном напряжении. При достаточно большом напряжении воз-
душный промежуток между электродами может оказаться на-
столько сильно ионизированным, что электрический ток, возра-
стающий по мере ионизации, достигнет определенной величины,
при которой наступит явление, называемое искровым разря-
дом или пробоем воздушного слоя.

Всякий искровой разряд вследствие ударного действия
ионов и электронов сопровождается выделением тепла и свече-
нием. Кроме того, проскочившая между электродами искра
способствует еще большей ионизации искрового промежутка,
отчего сопротивление его еще больше уменьшается. Если на-
пряжение на электродах поддерживать непрерывно, электроды
могут настолько сильно нагреться, что начнется испарение ме-
талла и при достаточной мощности источника электрической
энергии искра может перейти в. электрическую дугу, сопрово-
ждающуюся переносом частичек металла с отрицательного элек-
трода на положительный.

Явление электрической дуги и ее световое и тепловое дей-
ствие были впервые открыты в 1802 году русским физиком Васи-
лием Владимировичем Петровым. Явление свечения было им
обнаружено между угольными электродами, по которым прохо-
дил электрический ток. Исследуя электрическую дугу, В. В. Пет-
ров обнаружил возможность применения ее для освещения,
а высокую температуру, развивающуюся в дуге, — для расплав-
ления и сварки металлов. В современной технике мощного осве-
щения (дуговые лампы), в электрометаллургии, электросварке
используется это гениальное открытие В. В. Петрова.

Способность высокого напряжения вызывать искру в воз-
душном промежутке между двумя электродами используется
для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных
двигателей. С этой целью высокое напряжение, получаемое при
помощи магнето или индукционной катушки, подводится к спе-
циальному прибору — запальной свече, ввинчиваемой в го-
ловку цилиндра двигателя.

1 Точнее — скорость движения электронов пропорциональна квадратному
корню из величины напряжения.
Основной частью свечи (рис. 29) является корпус 1, внутри
которого помещен так называемый центральный электрод 2, от-
деленный от корпуса фарфоровым и
Боковые электроды 4 впрессованы
тованной частью свеча ввинчивается
в головку цилиндра двигателя с та-
ким расчетом, чтобы концы электро-
дов находились в камере сжатия. Если
к зажиму на центральном электроде
и к корпусу свечи подвести высокое
напряжение, то воздушный проме-
жуток между электродами свечи бу-
дет пробит искрой, которая воспла-
менит рабочую смесь.

Напряжение, необходимое для
пробивания искрового промежутка
между электродами свечи, зависит
от расстояния между электродами,
давления газа в камере сжатия ци-
линдра двигателя и температуры, до
которой нагрет газ.

При увеличении расстояния меж-
ду электродами свечи напряжение,
необходимое для его пробивания,
как это видно из табл. 2, возрастает.

Точно так же с увеличением давления в камере сжатия ци-
линдра двигателя напряжение, необходимое для пробивания при
неизменном искровом промежутке, увеличивается (табл. 3). *

и слюдяным изолятором 3.
в корпус. Своей навин-

Рйс. 29. Запальные свечи:

1 — корпус свечи; 2 — центральный элек-
трод; 3 — фарфоровый или слюдяной
изолятор; 4 — боковые электроды; 5 —
зажим для присоединения провода

Таблица 2

Таблица 3

Напряжение, необходимое для
пробивания искрового проме-
жутка при атмосферном дав-
лении

Расстояние между электродами, МЛ1 Напряжение, не- обходимое для пробивания, в
0,5 5000
3,0 6000
6,0 10030
8,0 13000
10,0 16000

Напряжение, необходимое для
пробивания постоянного искро-
вого промежутка в 0,5 мм при
различных давлениях

Давление, ат Напряжение, не- обходимое для пробивания, в
1 5000
2 8000
4 9000
6 11000
8 13000

И, наконец, при повышении температуры в камере сжатия
апряжение для пробивания того же промежутка (0,5 мм) по-
ребуется меньшее (табл. 4).
Таблица 4 Кроме того, за-

Напряжение, необходимое для пробивания по-
стоянного искрового промежутка в 0,5 мм при
постоянном давлении 2 ат, по различной темпе-
ратуре

Температура рабочей смеси 0 С Напряжение, необходимое для пробивания, в
20 8000
150 6000
350 4000
500 3000

грязнение изолятора
свечи продуктами
сгорания затрудняет
искрообр азова-
ние, поэтому подво-
димое напряжение
приходится увеличи-
вать.

Учитывая сказан-
ное выше, установи-
ли, что для беспере-
бойной работы систе-

мы зажигания кар-
бюраторных двигателей при принятом искровом промежутке
между электродами свечи 0,4—0,7 мм необходимо подводить
к свече напряжение порядка 14 000—18 000 в.

В разреженном газе, давление которого меньше атмо-
сферного, условия прохождения электрического тока болеё
благоприятны. Разреженный газ оказывает меньшее сопротивле-
ние электрическому току вследствие большей подвижности
ионов и свободных электронов, образовавшихся при ионизации.
В этом случае для образования искры необходимо к электро-
дам подвести меньшее напряжение, чем при атмосферном давле-
нии. При этом характерно, что, пока давление газа меньше атмо-
сферного, но близко к нему, прохождение электрического тока че-
рез газ проявляется внешне в виде искры (разряд, естественно,
приходится наблюдать в стеклянной, герметически закрытой
трубке, в которую впаяны электроды).

Если давление газа в трубке уменьшать, искровой разряд
перейдет постепенно в свечение газа. При давлении газа
около 1 : 40 000 ат свечение начинает уменьшаться и при боль-
шем разрежении становится невидимым для глаза. Цвет свече-

ния и его интенсивность зависят от газа, степени его разрежения
и качества стекла, из которого изготовлена трубка.

Практически свечение газа, главным образом неона, исполь-
зуется для целей телевидения, рекламы, сигнализации и т. д.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое электрическая диссоциация?

„ 2. Какая разница между прохождением электрического тока по металли-
ческим проводникам и электролиту?

3. Что называется гальваностегией и в чем заключается ее сущность?

4. В каких случаях газы могут являться проводниками электриче-
ского тока?

5. Что такое искровой разряд и где он используется?

6. Что такое электрическая дуга?
Глава III

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

1. ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ РАЗМЕРОВ
И МАТЕРИАЛА ПРОВОДНИКА

Сопротивление любого проводника электрическому току
зависит от геометрических размеров проводника и материала, из
которого он сделан. Чем длиннее проводник, тем больше он пре-
пятствует электрическому току, т. е. тем больше его сопротивле-
ние. Следовательно, сопротивление проводника зависит от
длины (/) проводника.

Сопротивление проводника зависит также от площади
поперечного сечения (q) его. Чем больше площадь по-
перечного сечения проводника, тем меньшее противодействие он
будет оказывать электрическому току и тем меньше будет его
сопротивление.

Кроме длины и площади поперечного сечения, на величину
сопротивления проводника влияет материал, из которого сде-
лан проводник. Металлы, как, например, серебро, медь и алю-
миний, хорошо проводят электрический ток; другие металлы,
например железо, свинец, проводят электрический ток значи-
тельно хуже. Еще хуже проводят электрический ток уголь
и электролиты. С точки зрения электронной теории различная
способность материалов проводить электрический ток объяс-
няется различными силами связей электронов со своими ядрами.
В тех материалах, в которых атомы легче отдают свои элек-
троны, сопротивление электрическому току будет оказываться
меньше. Там же, где связь электрона с ядром сильнее, сопро-
тивление будет больше.

Для того чтобы удобнее было сравнивать между собой про-
водники, изготовленные из различных материалов, в электро-
технике введено понятие о так называемом удельном со-
нротивлении (?).

Удельным сопротивлением называется сопротивление одного
Метра проводника, изготовленного из данного материала, с по-
перечным сечением в один квадратный миллиметр при темпера-
туре 20° С.

В табл. 5 приведены данные о величине удельного сопро-
тивления для материалов, наиболее часто применяемых в элек-
тротехнике.

Таблица &

Удельное сопротивление материалов, применяемых в электротехнике

Наименование материсла Удельное сопро- тивление о .ч • мм* м Наименование материала Удельное со- противление ом • мм* м
• Серебро 0,016 Олово 0,14
Медь проводниковая 0,0178* Сталь 0,21
Золото 0,022 Свинец 0,23
Алюминий 0,028 Никелин (сплав:
никель, кремний, же-
Молибден 0,044 лезо, марганец) . . . 0,403
Вольфрам 0,056 Манганин (сплав:
марганец, медь, ни-
Цинк 0,058 кель) 0,431 2
Никель 0,069 Константан (сплав: медь, никель, марганец) 0,492
Латунь 0,077
Нихром (сплав: • 1,052
Платина 0,091 железо, никель, хром)
Железо 0,12 У голь 7,252

Из приведенной таблицы видно, что наименьшим удельным
сопротивлением обладает серебро, а потому сделанные из нега
провода будут лучше других металлов проводить электрический
ток. Но серебро, как дорого стоящий металл, для изготовления
проводов не применяется.

Наибольшее применение для изготовления проводов находит
так называемая проводниковая медь, содержащая 97% хими-
чески чистой меди и до 3% различных примесей. Проводнико-
вая медь очень мало уступает серебру по проводимости. В ка-
честве материала для проводов применяется также и алюминий

Сплавы различных металлов обладают значительно боль
шим удельным сопротивлением, чем чистые металлы. Благодаря

1 Для меди удельное сопротивление принималось раньше 0,0175, так как
определение его производилось при 15е С.

2 Для угля и сплавов приведены средние величины удельных сопротивле
ний, так как в зависимости от сорта угля- и процентного содержания любого
металла в сплаве они могут отклоняться от приведенных в таблице величий-
своему большому удельному сопротивлению сплавы: никелин,
манганин, константан и нихром используются при изготовлении
проводов с большим сопротивлением, применяемых в реостатах
п нагревательных приборах. Эти сплавы называют реостат-
ными сплавами.

Таким образом, сопротивление электрическому току любого
проводника зависит от длины проводника, площади поперечного
сечения и удельного сопротивления. При этом с увеличением
длины проводника сопротивление его будет увеличиваться,
а с увеличением площади поперечного сечения — уменьшаться.

Сопротивление любого проводника прямо пропорционально
его длине (Z) и обратно пропорционально площади поперечного
сечения (q).

Зная удельное сопротивление, можно определить полное со-
противление проводника по следующей формуле:

При пользовании этой формулой необходимо помнить, что
длина проводника должна быть обязательно выражена в метрах,
а площадь поперечного сечения в квадратных миллиметрах.

Для определения сопротивления различных проводников про-
делаем несколько числовых примеров.

Пример 1. Определить сопротивление медной проволоки длиной 2000 м
и поперечным сечением 2 мм2.

Решение. R=~-. Так как I — 2000 м, q=2 мм2, а удельное сопротивле-

. _ ом-мм2

ние, определенное из табл. 5, равно для меди р =0,0178 ——,

_ 0,0178.2000

R = ----2----= ом‘

Пример 2. Определить сопротивление обмотки электромагнита, если она
сделана из медной проволоки длиной 0,6 км и диаметром 2 мм.

Решение. Прежде всего необходимо длину провода обмотки выразить
в метрах, т. е. I = 0,6 км = 600 м. Затем определяем площадь поперечного
сечения проводника по данному диаметру.

3.14.22

7 - 4 - 4

= 3,14 мм2.

Далее определяем сопро^леиие обмотки электромагнита:

п 0,0178-600

R = ------------ = 3,4 ом.

3,14

Пример 3. Определить сопротивление железной проволоки длиной 500 м
и поперечным сечением 0,5 мм2. <

Решение. Так как для железа удельное сопротивление равно р —
_ п ом-мм2 ,
— ----1 = 500 м и q = 0,5 леи2, то

D 0,12-500 1Q.

R = = 120 ом.
Вышеприведенной формулой можно пользоваться и для опре-
деления длины проводника, его сечения, а также и материала,
Из.которого он сделан. При этом другие данные формулы дол-
жны быть известны.

Пример 4. Определить длину обмотки электромагнита автомобильного
сигнала, если сопротивление ее 1 ом, проволока медная и сечение ее соста-
вляет 0,5 лен2.

Решение. Неизвестным в данном примере является длина. Преобразуя
формулу для определения сопротивления, имеем

Так как сопротивление обмотки сигнала R = 1 ом, удельное сопротивление для
меди р = 0,0178 0М ММ , а сечение провода <7 = 0,5 льи2, то, подставляя эти
значения в написанную формулу, получим

, Ь0’5 _OQ1

1 ~ 0,0178 “ 28,1 М’

Пример 5. Определить сечение проволоки, намотанной на катушку, если
известно, что длина ее равна 1000 м, проволока алюминиевая, а сопротивление
составляет 56 ом.

Решение. Неизвестным в данном примере является сечение проволоки.
Из формулы для сопротивления получим

р/

q=-R'

Так как сопротивление проволоки R — 56 ом, I — 1000
, еч л то ОМ-ММ2
тивление для алюминия (табл. 5) р = 0,028----——, то,

чения в формулу, получим

п 0,028-1000 л_

R = ——--------= 0,5 мм2.

ОО

м, а удельное сопро-
подставляя эти зна-

Пример 6. Определить, из какого материала сделана проволока дополни-
тельного сопротивления, если длина проволоки составляет 10 м, сече-
ние 0,3 мм2, а сопротивление 35 ом.

Решение. Материал провода характеризуется его удельным сопротивле-
нием, которое определяется по формуле

Р- / •

Подставляя в формулы известные величины R — 35 ом, q = 0,3 мм?
и I= 10 м, получим
35-0,3 , ом-мм2

р = —77Г“ = 1 >0э------ •

г 10 м

По табл. 5 устанавливаем, что таким удельным сопротивлением обладает
нихром.

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ

Чем больше сопротивление того или иного провод-
ника, тем хуже проводник проводит электрический
ток, и наоборот: чем меньше его сопротивление, тем он
лучше проводит электрический ток. Поэтому вместо со-
противления проводника можно рассматривать величину,
обратную сопротивлению, называемую электрической проводи-
мостью (G).

Проводимость как величина, обратная сопротивлению,
равна В системе единиц МКСА проводимость измеряется
в J-. Эта единица особого названия не имеет.
ом

3. ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Рассматривая причины, влияющие на величину сопротивле-
ния проводника, мы не принимали во внимание изменения его
температуры, считая последнюю равной 20° С. Как показывают
многочисленные опыты, сопротивление того или иного провод-
ника зависит также и от температуры. Установлено, что при
увеличении температуры сопротивление большинства проводни-
ков увеличивается, а при уменьшении температуры уменьшается.
Это объясняется тем, что в нагретом проводнике вследствие уве-
личения скорости движения атомов электроны электрического
тока чаще сталкиваются с атомами и отклоняются от своего
первоначального направления, что в конечном счете приводит
к увеличению сопротивления.

Так как для разных материалов увеличение сопротивле-
ния от нагревания различно, то и для характеристики их в отноше-
нии изменения сопротивления от нагревания установлен так на-
зываемый температурный коэфициент сопротив-
ления (а).

Температурным коэфицйентом сопротивления называется ве-
личина, на которую изменяется сопротивление проводника из
данного материала, равное одному ому, при изменении его тем-
пературы на 1° С.

Практически температурный коэфициент сопротивления ’ опре-
деляется следующим образом.

Берется проводник сопротивлением точно в i ом, изготовлен-
ный из материала, температурный коэфициент сопротивления
которого определяется; при этом длина и сечение проводника мо-
гут быть произвольны. Затем проводник нагревают на 1° и из-
меряют сопротивление. Разница в сопротивлении до нагрева
и после него даст величину прироста сопротивления для дан-
ного материала. Эта величина и называется температурным коэ-
фициентом сопротивления1.

Температурные коэфициенты сопротивления для различных
металлов приводятся в табл. 6.

Сопротивление всех металлов с увеличением температуры увеличивается,
©противление угля, графита и жидких растворов (электролитов) с увеличе-
ием температуры, наоборот, понижается.
Температурные коэфициенты сопротивления различных материалов

Наименование материала Температурный коэфициент Наименование материала Температурный коэфициент
Серебро 0,0037 Платина 0,0034
Медь проводниковая 0,0040 Никель 0,0062
Алюминий .... 0,0043 Железо 0,0024
Цинк 0,0037 Олово 0,0037
Сталь . 0,0024 Манганин 0,0003
Свинец 0,0038 Константан 0,00001
Никелин 0,003 Нихром 0,0004

Для определения сопротивления любого проводника, нагре-
того до любой температуры, пользуются следующей формулой:

(^2--

В этой формуле Rz — сопротивление проводника в. нагретом
состоянии; Ri — начальное сопротивление проводника при на-
чальной температуре проводника; а — температурный коэфициент
сопротивления; ti и t2,— начальная и конечная температуры
проводника.

Для ознакомления с тем, насколько практически изменение
температуры проводника влияет на величину его сопротивления,
решим несколько примеров.

Пример 1. Определить сопротивление медного проводника при темпера-
туре 70°, если при температуре 20° он имел сопротивление 25 ом.

Решение. Сопротивление нагретого проводника определяется по
формуле

Rs = R} aRi (t2—G)-

Из условий нашего примера Ri = 25 ом, t2 — 70°, t\ — 20° и температурный
коэфициент сопротивления для меди (из табл. 6) а — 0,0040. Подставляя зна-
чения в формулу, получим

Т?2 = 25 + 0,0040-25(70 — 20) = 25 + 0,0040-25-50 = 30 ом,
т. е. проводник увеличил свое сопротивление на 5 ом.

Пример 2. Определить сопротивление обмотки электромагнитного выключа-
теля стартера, выполненной из медной проволоки, которая в процессе работы
нагрелась до температуры 75°, если при 20° она имела сопротивление 12 ом.

Решение. R2 = Rx + aR[ (t2— М. Так как з = 0,0040, Ri = 12 ом,
t2 = 75° и ti = 20°, то

Ri = 12 + 0,0040 • 12 (75—20) = 14,64 ом,
т. е. сопротивление обмотки электромагнитного выключателя в результате на-
гревания увеличилось на 2,64 ом.

Изменение сопротивления проводника (обмотки прибора) при
нагревании нежелательно, так как при всяком изменении сопро-
тивления изменяется и сила тока, проходящего по проводнику
(обмотке), что отражается на работе прибора.
Поэтому' обмотки многих электромагнитных приборов, как,
например, реле обратного тока, регуляторов напряжения и др.,
Оабота которых должна быть чрезвычайно точной, выполняются
из константановой проволоки, или комбинированными — из
медной и константановой проволоки. Константан обладает очень
небольшим температурным коэфициентом сопротивления (а =
^0,00001). Следовательно, изменение величины сопротивления
при нагревании обмотки из константановой проволоки незначи-
тельно, и оно практически не повлияет на работу прибора при
изменении температуры.

4. РЕОСТАТЫ

Реостатом называется прибор, обладающий сопротивлением,
величину которого можно изменять.

Будучи включенным в цепь, реостат дает возможность изме-

нять (регулировать) величину

тока в цепи.

Рис. 30. Проволочный рычажной реостат (внешний вид
и схема):

1 — корпус реостата; 2 — мраморная или шиферная панель; 3 — контакты;

4 — рычаг; 5 — проволочные спирали; 6—зажимы

стТт РаспР0СТРанение полУчили проволочные и угольные рео-
Простейший тип проволочного реостата, получив-
его название рычажного, показан на рис. 30. Реостат
стоит из металлического корпуса 1, на котором внизу укреп-
лена мраморная или шиферная панель 2 с контактами 3 и по-
движным рычагом 4. В пространстве между верхней полкой кар-
каса и панелью 2 на изоляторах помещены проволочные спи-
рали 5, изготовленные из сплава, обладающего большим удель-
ным сопротивлением (никелин, константан и т. д.). Для включе-
ния в электрическую цепь реостат снабжен двумя зажимами 6.

Если подвижной рычаг реостата поставить на крайний пра-
вый контакт, то в цепь будут введены все спирали, т. е. все со-
противление реостата. При поворачивании рычага реостата
влево, последовательно с одного контакта на другой, из цепи
будут выключаться отдельные спирали, благодаря чему сопро-
тивление реостата будет уменьшаться. Если же рычаг реостата

Рис. 31. Ползунковый реостат:

1 — фарфоровый цилиндр; 2 и 3 — зажимы; 4 — стержень; 5 — ползунок; G — контактная
пружина; 7 — зажим стержня

поставить на крайний левый контакт, то все спирали реостата
будут выключены, и сопротивление будет равно нулю. Таким
образом, изменяя положение рычага, можно изменять сопроти-
вление реостата в пределах от нуля до наибольшей величины.

Неудобство реостата описанной конструкции заключается
в том, что сопротивление его изменяется скачками.

В тех случаях, когда необходимо плавное изменение сопро-
тивления, предпочитают пользоваться ползунковым реостатом.

Ползунковый реостат (рис. 31) состоит из фарфо-
рового цилиндра /, на котором ровными витками с небольшим
зазором между ними намотана проволока из реостатного сплава.
Витки могут быть намотаны и вплотную один к другому. В этом
случае проволока предварительно покрывается тонким слоем
окисла металла, который предохраняет витки от непосред-,
ственного соединения. Начало и конец намотанной проволоки
присоединены к двум зажимам 2 и 3. Иногда вместо фарфоро-
вого цилиндра применяют брусок квадратного сечения из ши-
фера.

Вверху реостата, на металлическом стержне 4, помещен
ползунок 5 с ручкой и двумя пластинчатыми контактными пру-
жинами 6, прилегающими к проволоке, намотанной на фарфоро-
вом цилиндре. Металлический стержень 4 снабжен зажимом 7.
7

. Рис. 32. Схема ползункового реостата:

А — положение ползунка, при котором включена половина
сопротивления реостата; Б — положение ползунка, при ко-
тором включено все сопротивление реостата

Как видно из электрической схемы (рис. 32), для включения
реостата необходимо один провод цепи присоединить к за-
жиму 2, а второй к зажиму 7, находящемуся на стержне 4 ре-
остата. Величина сопротивления, введенного реостатом в цепь,
будет зависеть от положения ползунка 5 относительно прово-
локи на фарфоровом цилиндре. Так, если ползунок поставить
посередине (положе-
ние А), в цепь будет
введена примерно
половина сопроти-
вления реостата и
ток по нему будет
проходить в следу-
ющем направлении:
зажим 2, левая
часть провода рео-
стата, ползунок 5,
стержень 4, зажим 7
и с него дальше в
цепь. Если же пол-

зунок поставить в крайнее правое положение (положение Б), то
в цепь будет введено все сопротивление реостата. И, наконец,
если ползунок поставить в крайнее левое положение, сопроти-
вление реостата будет полностью выведено из цепи.

Для правильного выбора реостата на нем указывается общее
сопротивление и наибольший допустимый ток, который может
быть пропущен через реостат..

Включая реостат в цепь, всегда необходимо убедиться, не
будет ли превышать ток, проходящий по цепи, тот допустимый
ток, на который рассчитан реостат. В противном случае ре-
остат может перегореть.

Угольный реостат отличается от проволочного тем,
что в нем вместо проволоки из реостатного сплава использу-
ются угольные диски (шайбы), собранные в виде столбика. Если
такой столбик сжимать, угольные шайбы будут плотнее приле-
гать одна к другой, и сопротивление реостата будет умень-
шаться. Наоборот, при уменьшении давления на столбик сопро-
тивление реостата будет увеличиваться.

Угольные реостаты применяются в некоторых типах регуля-
торов напряжения, а также для регулирования числа оборотов
электромоторов, вращающих башни танков.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Что называется электрическим сопротивлением? '

В каких единицах измеряется сопротивление?

От чего зависит сопротивление проводника?

Что такое температурный коэфициент сопротивления?

Что называется реостатом и для чего он служит?

Назовите типы реостатов.

Какие преимущества имеет ползунковый реостат перед рычажныдо?
Глава IV

СОЕДИНЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ

1. СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ

При прохождении через любой потребитель электрический
ток встречает сопротивление. Таким образом, любой потреби-
тель, включенный в электрическую цепь, можно рассматривать
как сопротивление, которое приходится преодолевать электриче-
скому току. Это обстоятельство дает возможность при рассмот-
рении способов соединения потребителей оперировать их сопро-
тивлениями.

Потребители (сопротивления) могут соединяться в электриче-
ской цепи тремя способами: последовательно, параллельно
и смешанно.

2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Последовательным соединением потребителей называется
такое соединение, при котором конец первого потребителя
соединяется с началом второго, конец второго потребителя
с началом третьего и т. д.

Примером последовательного соединения может служить изо-
браженное на рис. 33 соединение трех электрических лампочек.
Это соединение лампочек может быть показано схематически
в виде трех последовательно соединенных сопротивлений rlf ft
и г3. Нетрудно притти к заключению, что электрическому току
при последовательном соединении необходимо поочередно про-
ходить через каждый потребитель. Вследствие этого общее со-
противление всех потребителей будет слагаться из сопротивле-
ний каждого из них, т. е. будет равно их сумме.

Таким образом, при последовательном соединении потреби-
телей их общее сопротивление равно сумме сопротивлений от-
дельных потребителей.
Обозначая общее сопротивление через R, сопротивления от-
дельных потребителей через ru г2, г3 и т. д., указанную выше
зависимость можно выразить следующей формулой:

Я = /1 + '2 + Л»-Ь.. + гя.

Рис. 33. Последовательное соединение трех электрических лампочек
и изображение этого' соединения на принципиальной электрической
схеме

В частном случае при последовательном соединении потреби-
телей с одинаковым сопротивлением общее сопротивление
будет равно сопротивлению одного потребителя, умноженному
на число последовательно соединенных потребителей:

R—rn,

где г — сопротивление одного потребителя;

п — число потребителей.

Пример 1. Последовательно с лампочкой, сопротивление которой 3 ом,
включены две, также последовательно соединенные лампочки с сопротивлением
по 2 ом каждая. Определить общее сопротивление цепи.

Решение. Общее сопротивление определяем по формуле

/? = И + г2 + /’з;

так как и — 3 ом, г2 = 2 ом и гз = 2 ом, то, подставляя значения в формулу,
получим

R = 3 + 2 -|- 2 = 7 ом.
' Последовательное ; соединение потребителей обладает рядом
^недостатков. Основной из них заключается в том, что с увели,,
чением числа последовательно включенных потребителей - необ-
ходимо увеличивать и напряжение источника электрической
энергии.

Рассмотрим этот случай на примере с лампочками. Для одной
лампочки, рассчитанной на напряжение 12 в, необходимо, чтобы
источник электрической энергии имел напряжение также 12 в,
так как только в этом случае через лампочку будет проходит^
необходимой силы ток и она будет гореть нормально. Если на за-
жимы этого же источника включить не одну, а две лампочки,
соединенные последовательно, то сопротивление цепи возрастет
в два раза и соответственно в два раза уменьшится и сила тока.
Поэтому через каждую лампочку будет проходить ток в два
раза меньше нормального и каждая лампочка будет гореть ту-
скло. Во избежание этого необходимо будет взять источник

Рис. 34. Часть полной схемы электрооборудования танка

электрической' энергии с напряжением в два раза большим, чем’
для одной лампочки. Соответственно при трех последовательно
соединенных лампочках (потребителях) напряжение источника
должно быть в три раза больше, чем то, на которое рассчитана
каждая лампочка (потребитель).

- Второй недостаток последовательного соединения потре-
бителей заключается в том, что при выходе из строя любого по-
требителя (например при перегорании лампочки) или при выклю-
чении его цепь размыкается и действие остальных потребителей
также прекращается.

Практически в существующих схемах электрооборудования
(рис. 34) последовательное соединение потребителей не приме-
няется. Потребители соединяются последовательно лишь
с различными’ вспомогательными приборами, не являющимися
потребителями. Так, например, последовательно с лампочкой
может быть включен выключатель, предохранитель, а в неко-
торых случаях и реостат для регулирования накала лампочки.
Последовательно с первичной обмоткой индукционной ка-
тушки, являющейся потребителем, включается механический
прерыватель для размыкания цепи в требуемый момент. Об-
мотки некоторых приборов, как> например, регуляторов напряже-
ния, могут соединяться последовательно как между собой, так
и с обмотками генератора и т. д.

3. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Параллельным соединением потребителей называется такое
соединение, при . котором начала всех потребителей присоеди-
няются к одному проводу (полюсу) источника электрической
энергии или сети, а концы к другому.

Рис. 35. Параллельное соединение трех электрических лампочек
. . и изображение этого соединения на принципиальной
электрической схеме

Примером параллельного соединения может служить пока-,
занноё.-на' рис. 35 соединение трех электрических лампочек.
Такое соединение трех лампочек можно изобразить схематичен
ски в виде трех сопротивлений гг, г2 и Гз.

. Выше мы установили, -что, соединяя потребители последова-
тельно, мы тем самым общее сопротивление увеличиваем, и чем
больше потребителей будет включено в цепь, тем больше будет
и сопротивление последней.

При параллельном соединении с увеличением числа парал-
лельно включенных потребителей общее сопротивление цепи
уменьшается.

Выяснить причину подобного уменьшения сопротивления
можно на следующем примере.

Предположим, что каждое из трех параллельно соединенных
сопротивлений, показанных на схеме рис. 35, изготовлено из кус-
ков проволоки одинаковой длины и поперечного сечения и одного
и того же материала и, следовательно, имеет одинаковое сопро-
тивление. Если теперь к сопротивлению ri присоединить парал-
лельно такое же по величине сопротивление г2, то этим самым,
не изменяя длины общего сопротивления, увеличивается его се-
чение в два раза. При параллельном соединении трех одинаковых
сопротивлений общее сечение, образованное тремя соединен-
ными сопротивлениями, увеличится в три раза, а общее сопро-
тивление уменьшится в три раза и т. д. Нетрудно видеть также,
что чем большее количество потребителей будет включено
параллельно, тем меньше будет общее сопротивление цепи.

Для определения общего сопротивления цепи при парал-
лельном соединении потребителей пользуются следующей фор-
мулой:

где R — общее сопротивление цепи, п, г2> и Гз и т. д. — сопро-
тивления отдельных потребителей.

Справедливость приведенной формулы вытекает: из следую-
щего.

Каждый потребитель представляет известное сопротивление,
которое показывает, насколько он противодействует
прохождению по нему электрического тока. Но величина, обрат-
ная сопротивлению, — проводимость дает представление
о том, насколько этот же потребитель способствует прохо-
ждению по нему электрического тока.

Поэтому, соединив несколько потребителей параллельно
(рис. 35) и считая, что каждый потребитель обладает опреде-
ленной проводимостью, устанавливаем следующее.

Если между точками а и b будет включен только один потре-
битель с проводимостью Gi, для электрического тока будет
только один путь, а именно через этот потребитель. Присоедине-
ние параллельно первому потребителю других потребителей с про-
водимостями G2 и G3 приведет к увеличению общей проводимости
участка между точками а и Ь, так как включение параллельно
первому потребителю других потребителей будет практически
означать расширение путей (каналов) для электрического тока,
вследствие чего противодействие току будет -уменьшаться.
Следовательно, общая проводимость параллельно включен-
ных потребителей равна сумме проводимостей отдельных потре-
бителей.

Обозначая общую проводимость буквой G, можем приведен-
ное выше определение записать следующим образом:

Заменив проводимости (G) обратными величинами сопротив-
лений (/?), получим формулу для определения сопротивления
при параллельном соединении потребителей.

В частном случае, когда параллельно соединены несколько
потребителей с одинаковым сопротивлением, общее сопроти-
вление их может быть определено путем деления сопротивления
потребителя на их число:

Решим несколько примеров:

Пример 1. Определить общее сопротивление двух параллельно соединенных
обмоток электромагнита, если сопротивление одной обмотки 10 ом, а дру-
гой 5 ом.

Решение. Общее сопротивление определяем по формуле

JL—L+-L.

R ri г2

Подставляя в формулу значения отдельных сопротивлений, получим

± = 2-+±;
R 10 т 5 ’

приведем правую часть к общему знаменателю:

1 1+2 1 3 R ~ 10 ИЛИ R ~ 10 ’
откуда R = = 3,3 ом, О

т. е. общее сопротивление обеих обмоток, соединенных параллельно, будет
равно 3,3 ом.

Пример 2. Три лампочки сопротивлением 2, 4 и 5 ом соединены парал-
лельно. Определить их общее сопротивление.

Решение. Подставляем значения сопротивлений лампочек в формулу

ь- II 4“ + + Сл| *->

После приведения правой части к общему знаменателю будем иметь

откуда 1 10 + 5 + 4 1 19 R ~ 20 ’ ИЛИ R ~ 20 ’ 20 R = -уд-, или = 1,05 ом. п
Пример 3. Две лампочки сопротивлением каждая 5 ом соединены' "па-
раллельно. Определить их общее сопротивление.

Решение. Так как сопротивления обеих параллельно соединенных лам-
почек одинаковы, то эту задачу можно решить и по упрощенной фор-'

’ • f

муле R = — . Подставив в формулу значения, получим

/?=--, или R = 2,5 ом.

В примерах 1 и 2 обращает на себя внимание следующее
обстоятельство. Какие бы мы сопротивления ни соединяли па-
раллельно, конечный результат, т. е. общее сопротивление, бу-
дет по величине всегда меньше самого малого сопротивления.
Это и понятно, так как присоединение к какому-либо малому
сопротивлению параллельно любого числа больших его по вели-
чине сопротивлений будет практически означать создание до-
полнительных (параллельных первому сопротивлению) путей для
электрического тока, что в конечном счете будет равносильно
уменьшению первоначального сопротивления данного участка.

4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА В ЦЕПИ
С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Принципиальная схема замкнутой цепи, состоящей из источ-
ника электрической энергии Е и трех параллельно соединенных
потребителей в виде сопротивлений Гх, г2 и г3 показана на

7а tt 6а б 4а в

Рис. 36. Разветвление тока при параллельном соединении потребителей

рис. 36. В отличие от последовательного соединения напряже-
ния, подводимые к каждому потребителю при параллельном их
соединении, будут одинаковыми по величине и равными напря-
жению на зажимах источника электрической энергии \ Эго сле-
дует из того, что все потребители имеют общие точки присоеди-
нения к полюсам источника. Следовательно, каждый потреби-

1 Предполагается, что сопротивление проводов, подводящих ток, очень
мало и падения напряжения в них практически нет.
тель получает ток полного напряжения, которое развивает источ-
ник электрической энергии, и сила тока, проходящего через по-
требитель, определяется только его сопротивлением.

На основании этого можно рассматривать каждый потреби-
тель как совершенно самостоятельный, независимый от другого.

Это нетрудно подтвердить примером. Предположим, что
потребители, изображенные на рис. 36, являются лампочками,
которые имеют следующие сопротивления: Г1=12 ом, r2—Q ом
и г3=3 ом. Предполагая, что источник электрической энергии,
к которому присоединены лампочки, имеет напряжение 12 в
и зная, что это напряжение подводится к каждой лампочке, не-
трудно подсчитать ток, проходящий через каждую из них:

первая лампочка •

Z\ = -у?) == 1

вторая лампочка

4 = 4 = 2 а;

третья лампочка

Общий ток, который должен быть подведен от источника ко
всём лампочкам,. будет равен их сумме:

/=.Л + h 4- h — i 4- 2 + 4 — 7 а.

Если выключить какую-либо лампочку, остальные будут
горёть нормально,, при этом общий ток, потребляемый от источ-
ника, уменьшается'/настолько, сколько потребляла выключенная
лампочка. //' / /. ' ...........

Распределение токов в' различных точках цепи с параллель-
ным /соединением потребителей /значительно' сложнее, чем при
последовательном соединении. Это и понятно, так как в данном
случае применяется цепь, имеющая ряд ответвлений к отдель-
ным потребителям.

Точки, в которых происходит ответвление тока к отдельным
потребителям (а, б, д, е на рис. 36), называются точками
разветвления. Ученый Кирхгоф, исследовавший распреде-
ление тока в точках разветвления, установил следующую за-
висимость: сумма токов, приходящих к любой точке разветвления,
равна сумме токов, от этой точки уходящих (закон Кирхгофа).

Это полностью подтверждается распределением токов, приведенным на
схеме рис. 36. Точками разветвления на этой схеме являются а, б, д и е. Не-
трудно видеть, что к точке а от источника электрической энергии подходит
общий ток 7 а, идущий ко всем потребителям. В этой точке ток разветвляется:
1 а идет к первому потребителю (гО и 6 а к остальным (г2и гз)- Таким об-
разом, к точке разветвления подошло 7 а и ушло от нее также 7 а (1 -J- 6)..

То же самсе происходит и в любой другой точке разветвления. Например,'
к точке д подходит 2 а от второго потребителя и 4 а от третьего— всего 6 а,
й 6 а уходит от нее. • •
Из схемы рис. 36 нетрудно установить, что в тот потребитель
пойдет больший ток, сопротивление которого будет меньше, и
наоборот.

На основании этого можно сделать вывод: токи в разветвле-
ниях 1 распределяются обратно пропорционально сопротивле-
ниям разветвлений.

Дадим теперь общую оценку параллельному соединению по-
требителей:

1. При параллельном соединении каждый потребитель вклю-
чен на полное напряжение источника электрической энергии, не-

зависимо от их числа.

2. Параллельно могут включаться потребители с различными

сопротивлениями; при этом ток, проходящий по одному потре-

Рис. 37. Включение шунтирующего прибора
(шунта)

бителю, никакого влияния
на другие оказывать не
будет.

3. При выключении
или выходе из строя
любого потребителя
остальные потребители

остаются включенными
и действие их не прекра-
щается.

Все это указывает на бесспорные преимущества параллель-
ного соединения перед последовательным, вследствие чего па-
раллельное соединение потребителей и получило самое широкое

распространение.

Часто в практике бывает необходимо уменьшить ток, прохо-
дящий по како>му-либо потребителю или прибору. В этом слу-
чае параллельно ему включается сопротивление R (рис. 37) ма-
лой величины. При этом по, включенному сопротивлению пойдет
во столько раз больший ток, во сколько раз его сопротивление
меньше сопротивления того потребителя, параллельно которому
он включен.

Такое сопротивление, включаемое параллельно любому по-
требителю или прибору с целью уменьшить проходящий по нему
ток, называют шунтом. О самом же потребителе, параллельно
которому включен шунт, говорят, что он будет шунтирован или
зашунтирован.

5. СМЕШАННОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ

Смешанным соединением потребителей называется такое со-
единение, при котором часть потребителей соединена последо-
вательно, а часть параллельно.

Так, например, в любой системе зажигания и электрообору-
дования колесной или гусеничной машины соединение в целом

1 Под разветвлением понимается каждый потребитель.
смешанное. При этом все потребители (лампочки, сигналы, элек-
тромоторы) в основном соединены параллельно, а вспомога-
тельные приборы (выключатели, кнопки, добавочные сопротивле-
ния) соединены с потребителями последовательно.

На рис. 38 приведена полная схема включения осветитель-
ных и светосигнальных приборов одного из типов танков. Как
видно из схемы, все приборы имеют однопроводную цепь, за
исключением плафона и штепсельной розетки аварийного щитка,
цепь которых двухпроводная.

плафоны

Фонарь

▼ Фонарь

щток
клини

Сигнал

Щиток
МДШ

. Малый большой Кнопка Осев -
1 сеет свет сигнала щение

Плафон
аварий-
ного
света

Фонарь

Фора

+Z4ir

Задний
фонарь

А ккумуляторные
батареи

Аварийный \
щиток

Штепсельная
розетка

Щиток
водителя

Штепсеобная

розетка®»

Рис. 38. Типовая схема . включения осветительных и светосигнальных
приборов

ч-а □ » Щиток х
ra<Sra га га предохранителей

Задний
фонарь

9?_/вНУ-27

Смешанное соединение применяется также и в самих по-
требителях. В некоторых из них, как, например, в генераторе;
реле-регуляторе и. стартере, имеется по нескольку обмоток^
часто самостоятельных, которые, соединяются между собой как.
последовательно, так и параллельно, давая в конечном счете
смешанное соединение.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие существуют способы соединения потребителей?

2. Какое соединение называется последовательным?

3. Как определить общее сопротивление при последовательном соединении?

4. Каковы недостатки последовательного соединения?

5. Что называется параллельным соединением потребителей?

6. Как определяется общее сопротивление при параллельном соединении?

7. Почему при параллельном соединении общее сопротивление всегда
будет меньше самого малого из включенных сопротивлений?

8. В чем заключается сущность закона Кирхгофа?

9. Что такое шунт?

10. Каковы преимущества параллельного соединения потребителей по
сравнению с последовательным?

11. Что называется смешанным соединением и где оно применяется?

12. Пр рис. 38 проследите путь тока к плафону, щитка, башни.
Глава V

СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

1. СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ

В тех случаях, когда электрическая энергия, получаемая от
отдельного источника, недостаточна для приведения в действие
потребителей, применяют соединение источников в группы. По-
добно потребителям, источники электрической энергии могут
быть соединены между собой тремя способами: последовательно,
параллельно и смешанно.

Группа химических источников электрической энергии, соеди-
нение между отдельными элементами которой выполнено по од-
ному из вышеприведенных способов, называется: при соединении
гальванических элементов — электрической батареей;
при соединении аккумуляторов — аккумуляторной бата-
реей.

На колесных и гусеничных машинах применяются только
аккумуляторные батареи. Кроме того, на всех колесных, а так-
же и на большинстве гусеничных машин применяется параллель-
ное соединение генератора и аккумуляторной батареи.

2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Последовательным соединением источников электрической
энергии называется такое соединение, при котором положитель-
ный полюс одного источника соединяется с отрицательным по-
люсом второго; положительный полюс второго, в свою очередь,
с отрицательным полюсом третьего и т. д.

В качестве примера на рис. 39 показана батарея, составлен-
ная из трех последовательно соединенных сухих гальванических
элементов. Крайние полюсы первого и последнего эле-
ментов образуют положительный и отрицательный полюсы ба-
тареи.
При последовательном соединении источников их электро-
движущие силы складываются, и, следовательно, общая элек-
тродвижущая сила батареи равна сумме э. д. с. отдельных
источников. При таком соединении складываются и внутренние
сопротивления отдельных элементов, поэтому величина внутрен-
него падения напряжения равна сумме величин внутреннего па-
дения" напряжения элементов.

• Следовательно, общее напряжение последовательно соединен*
ных источников электрической энергии равно сумме напряжения
отдельных источников электрической энергии. '

Отсюда нетрудно сделать вывод, что последовательное'
соединение источников находит себе применение в случае не-
обходимости иметь напряжение больше, чем то, которое может
обеспечить один источник.

Отрицательный

полос батареи

Рис. 39. Последовательное ‘соединение трех гальванических
элементов (источников электрической энергии)

Так, например, если система электрооборудования рассчи-
тана на напряжение 12 в, для этого необходимо составить ба-
тарею из шести соединенных последовательно аккумуляторов,
напряжением каждый 2 в.

Соединять в батарею следует источники по возможности
с одинаковым напряжением ,и емкостью.

Под емкостью в данном случае следует понимать то коли-
чество электричества, которое можно получить от источника
электрической энергии при разрядке его до допустимого пре-
дела. За единицу измерения емкости принят ампер-час (а-ч).

Если последовательно соединить источники различной емко-
сти, то емкость всей батареи будет ограничиваться источником
с наименьшей емкостью.

При определении силы тока, которая может быть получена
от батареи, приходится учитывать не только сопротивление внеш-
ней цепи, но также и сопротивление внутренней цепи.
-Сила тока', которая может быть получена по внешней цепи
от батареи последовательно соединенных источников, может
быть определена по формуле

Еп

R + rn

где I — сила тока в цепи;

Е—-9. х. с. каждого источника;'

R — сопротивление внешней цепи;

г — внутреннее сопротивление каждого источника;

п — число источников, соединенных последовательно.

Следует отметить, что приведенная* выше формула справед-
лива только в том случае, если последовательно соединены, ис-
точники электрической энергии, развивающие одинаковую э. д. с.
и обладающие одинаковым внутренним сопротивлением.

Пример 1. Определить силу тока, которая будет проходить через элек-
трический сигнал, если его сопротивление 1,54 ом, а"сигнал присоединен на
зажимы батареи, составленной из шести однотипных аккумуляторов э. д. с.,
равной 2 в и внутренним сопротивлением 0,01 ом. 4 ’

Еп *

Решение. / = -77-:---. Так как R = 1,54 ом, Е = 2 а; г = 0,01 ом,

R + гп > - >

а п = 6, то •

1,54 + 0,0Ьб“ ’

S. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ

Параллельным соединением источников электрической энер-
гии называется такое соединение, при котором все положитель-
ные полюсы отдельных «источников соединяются вместе, образуя
общий положительный полюс, и все отрицательные полюсы
источников также соединяются вместе, образуя общий отрица-
тельный полюс.

В качестве примера на рис. 40 показана батарея, составлен-
ная из трех параллельно соединенных гальванических элемен-
тов. Нетрудно заключить, что батарею, составленную из не-
скольких параллельно соединенных источников электрической
энергии, можно сравнить с одним большим - источником, раз-
меры электродов которого соответственно увеличены.

Так- как размеры электродов источника электрической энер-
гии не влияют на его э.д.с. \ то мы можем сказать, что э.д.с.
батареи, составленной из параллельно соединенных источников,
обладающих одинаковой э. д. с., равна э. д. с. отдельного источ-
ника электрической энергии.

1 Электродвижущая сила химических источников электрической энергии
зависит только от химического состава электродов и электролита и не зависят
размеров электродов.
Это относится и к напряжению батареи, все элементы (или
аккумуляторы) которой обладают одинаковой э. д. с. и внутрен-
ним сопротивлением. Общее напряжение при параллельном, со-
единении таких источников электрической энергии равно напря-
жению одного из них.

На первый взгляд может показаться, что, поскольку напря-
жение при параллельном соединении не увеличивается, этот спо-
соб соединения вообще не дает какого-либо эффекта. Однако
это не так. Мы уже видели выше, что, соединяя источники па-
раллельно, этим самым как бы получаем один источник, но
зато с увеличенными в несколько раз размерами электродов

Положительный

Рис. 40. Параллельное соединение трех гальвани- .
. ческих элементов (источников электрической
энергии)

и количеством электролита. Результатом будет увеличение коли-
чества химической энергии в электродах и электролите, или,
иначе говоря, в результате параллельного соединения произой-
дет увеличение емкости батареи.

Отсюда следует, что батарея, составленная из нескольких
параллельно соединенных источников, может больший проме-
жуток времени отдавать ток во внешнюю цепь. Кроме того, от
такой батареи в случае необходимости можно получить в ко-
роткий промежуток времени значительный ток, чего часто нельзя
сделать, применяя отдельный источник или группу их, соеди-
ненных последовательно.

Параллельное соединение источников возможно лишь в слу-
чае, когда отдельные источники развивают одинаковую э. д. с.
(напряжение) и имеют одинаковые емкости (для аккумуля-
торных батарей, кроме того, одинаковую степень зарядки). Если
э. д. с. отдельных источников будут различны, неизбежно воз-
никновение разрядного тока от источника с большей э. д. с.
к источнику, у которого э. д. с. меньше. В результате энергия
одного источника будет бесполезно расходоваться.
Сила тока, которая может быть получена во внешней цепи
от батареи параллельно соединенных источников, может быть
определена по формуле

где / — сила тока в цепи;

Е — э. д. с. одного источника электрической энергии;

R — сопротивление внешней цепи;

г — внутреннее сопротивление одного источника;

п — число источников, параллельно соединенных в батарею.

Пользоваться приведенной выше формулой можно только
в том случае, если параллельно соединены источники электри-
ческой энергии с одинаковыми э. д. с. и внутренним сопроти-
влением.

Пример 1. Электрический нагревательный прибор включен на две па-
раллельно соединенные аккумуляторные батареи. Определить ток, потребляе-
мый прибором, если э. д. с. каждой батареи 13 в, внутреннее сопротивле-
ние 0,002 ом, а сопротивление нагревательного прибора 0,25 ом.
р

Решение. 1 = ---------. Так как R = 0,25 ом, Е — 13 в, г — 0,002 ом,

* + V

и п = 2, то

Параллельное соединение аккумуляторных батарей и гене-
раторов и их совместная работа будут рассмотрены в разделе 11
главы XII.

4. СМЕШАННОЕ СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ

Смешанным соединением источников электрической энергии
называется такое соединение, при котором имеется и после-
довательное и параллельное соединение их.

В качестве примера на рис. 41 приведена батарея, составлен-
ная из четырех соединенных смешанно сухих гальванических
элементов. Как видно из рисунка, элементы 1 и 2 соединены
между собой последовательно, образуя одну группу. Так же
последовательно соединены между собой элементы 3 и 4, обра-
зуя вторую группу. Между собой обе группы соединены парал-
лельно.

Практически смешанное соединение источников электриче-
ской энергии применяется в тех случаях, когда необходимо по-
лучить нужное напряжение и емкость, которых не в со-
стоянии обеспечить отдельный источник.

Действительно, при последовательном соединении несколь-
ких источников электрической энергии общее напряжейиё ср-
ответственно увеличивается во столько раз, сколько однотипных
источников соединено. Если к этой группе присоединить парал-
лельно вторую такую же группу соединенных последовательно

Рис. 41. Смешанное соединение гальванических элементов
(источников электрической энергии)

Рис. 42. Схемы смешанных соединений аккумуляторных батарей
источников, то емкость всей батареи увеличится в два раза при
сохранившемся без изменения общем напряжении.

Пример 1. Каким способом можно соединить аккумуляторные батареи,
имеющие напряжение 12 в и емкость 128 а-ч каждая, чтобы получить увеличе-
ние емкости и напряжения в два раза. При каком наименьшем числе батарей
это возможно.
решение. Батареи должны быть соединены смешанно. Прежде всего, для
получения напряжения, в два раза большего, чем одной батареи, нужно две
батареи соединить между собой последовательно. Это даст напряжение 24 в.
Затем параллельно этой группе нужно присоединить вторую такую же группу
последовательно соединенных батарей. Это в свою очередь увеличит ем-
кость до 256 а-ч, не изменяя напряжения (24 в). Для этого потребуется че-
тыре батареи.

Практические схемы смешанного соединения источников
электрической энергии, применяемые на колесных и гусеничных
машинах, приведены на рис. 42.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие способы соединения источников электрической энергии вам
известны?

2. Что называется батареей?

3. Что называется последовательным соединением источников электри-
ческой энергии?

4. В каких случаях источники соединяются последовательно?

5. Что называется параллельным соединением источников электрической
энергии?

6. В каких случаях источники соединяются параллельно?

7. Какое обязательное условие должно быть выполнено при параллельном
соединении источников электрической энергии?

8. Какие способы соединения источников электрической энергии находят
применение на колесных и гусеничных машинах?
Глава V!

ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

1. ЗАКОН ЛЕНЦА И ДЖОУЛЯ

При прохождении по любому проводнику электрический ток
встречает сопротивление. На преодоление сопротивления любого
участка электрической цепи затрачивается часть энергии прохо-
дящего по цепи тока. Эта энергия преобразуется, в частности,
в энергию тепловую. В результате любой участок цели, потреби-
тели и включенные в цепь приборы, по которым проходит элек-
трический ток, нагреваются. Это нагревание и сопрово-
ждающее его выделение тепла оказываются неодинаковыми длй
отдельных участков цепи и зависят от нескольких причин.

Опытами, произведенными русским физиком академиком
Эмилием Христиановичем Ленцем и английским физиком Джоу--
лем, независимо один от другого, установлено, что количество
тепла, выделяемое электрическим током, подчиняется определен-
ному закону, получившему впоследствии название закона Ленца
и Джоуля.

Закон Ленца и Джоуля формулируется следующим образом:
количество тепла (Q), выделяемое электрическим током, прохо-
дящим по проводнику, обладающему неизменным сопротивле-
нием /?, пропорционально квадрату силы тока и времени, в те-
чение которого электрический ток проходит по проводнику.

Этот закон можно выразить следующим образом:

Q = kRI4.

Для того чтобы количество тепла, выделяемое электрическим
током, было выражено в калориях \ в формуле необходимо
принять коэфициент k = 0,24, называемый тепловым экви-
валентом. Тепловой эквивалент получен опытным путем
и представляет собою количество тепла (0,24 малой калории),
которое выделяется электрическим током в 1 а, проходящим по
проводнику сопротивлением 1 ом в течение 1 секунды.

1 Калория (малая) — единица для измерения количества тепла, равная
количеству тепла, необходимого для нагревания Г г воды на 1° от темпера-
туры 19,5° С до 20,5° С при нормальном атмосферном давлении.
Следовательно, если ток, сопротивление и время будут
равны не единице, а каким-то другим значениям, то очевидно,
что и количество тепла, выделенное в этом случае, будет не
0,24 ж. кал, а какое-то другое.

Эмилий Христианович Ленц
(1804-1865)

Исходя из этого, закон Ленца и Джоуля для общего случая
может быть записан так:

Q = 0,24/?/2/,
где Q — количество тепла в малых калориях;

Д — сопротивление проводника в омах;

I— сила тока в амперах;

t — время в секундах.

Проделаем несколько примеров.

Пример 1. Определить количество тепла, которое выделит электрический
ток силою 10 а, если он проходит по проводнику с сопротивлением 20 ом
в течение 5 минут.

Решение. Прежде всего необходимо время выразить в секундах:
5 • 60 = 300 ’ секунд. Подставляя в формулу данные условия, получим:
Q — 0,24 RPt', Q = 0,24• 20ПО2-300 = 144000 м. кал, или 144 б. кал.
Способностью электрического тока выделять тепло при про-
хождении по проводнику широко пользуются для устройства
электрических нагревательных приборов. К ним от-
носятся: плитки, чайники, печи, паяльники, специальные приборы
для подогрева воды и масла и т. д. На тепловом действии элек-
трического тока основана работа электрических лампочек и пред-
охранителей.

Высокая температура, развивающаяся в электрической дуге,
открытой основоположником русской электротехники В. В. Петро-
вым, используется для расплавления и сварки металлов. Способ
сварки металлов электрической дугой с применением металличе-
ского электрода (?ыл впервые предложен русским инженером
Н. Г. Славяновым и до настоящего времени находит самое ши-
рокое применение в различных отраслях производства.

В некоторых случаях при определении количества тепла, вы-
деляемого электрическим током, удобнее пользоваться не
сопротивлением проводника (потребителя), которое подчас бы-
вает неизвестно, а напряжением U (в вольтах), подводимым
к нему или теряемым на нем. Тогда формула закона Ленца
и Джоуля, приведенная выше, может быть преобразована сле-
дующим образом:

Q = Q$ARIIt

или, заменяя 7 его значением

и подставляя в формулу, получим

Q = 0,24/?7-^Z;

производя сокращение на R, получим

Q —0,24 777/.

Пример 2. Определить, какое количество тепла будет выделено электриче-
ским паяльником, включенным в течение 1 часа, если он потребляет ток 10 а
при напряжении 12 в.

Решение. Время включения паяльника составляет 1 час, или
3600 секунд. Подставим данные в формулу Q — 0,24 IUt,

Q = 0,24*10-12«3 600 = 103 680 м. кал, или 103,68 б. кал.

Пример 3. Определить, какое количество тепла выделится в проводниках,
подводящих электрический ток к паяльнику, приведенному в предыдущем
примере, если падение напряжения в них на участке от источника электриче-
ской энергии до паяльника составляет 0,7 в.

Решение. Будем рассуждать следующим образом. Ток, потребляемый
паяльником, проходит одновременно и по соединительным проводам. Если
паяльник потреблял ток 10 а и был включен 1 час, то по проводам в течение
часа также будет проходить ток силой 10 а. При этом в проводах терялось
напряжение 0,7 в. Отсюда количество тепла, выделенного током при прохожде-,
нии по соединительным проводам, будет равно Q — 0,24 IUt. Подставляя значе-
ния, получим

Q = 0,24-10-0,7*3 600 = 6048,0 м. кал, или 6,048 б. кал.
В обоих приведенных выше примерах мы видели, что про-
хождение электрического тока в цепи сопровождается выделе-
нием тепла как в потребителе (паяльнике), так и в соедини-
тельных проводах.

Тепло, выделяемое паяльником, используется для пайки де-
талей. Выделение тепла раскаленной нитью лампочки сопровож-
дается излучением света, который используется для освещения.
То же самое можно сказать и об электрической энергии, затра-
чиваемой в любом специальном нагревательном приборе, в ко-
тором она почти целиком переходит в тепло. В этих случаях за-
трата энергии полезная.

Что же касается энергии, затраченной электрическим током
на нагревание соединительных проводов, то выделившееся при
этом тепло рассеивается в воздухе и, следовательно, представ-
ляет для нас потерянную энергию.

Помимо потери энергии, самый факт нагревания соедини-
тельных проводов является нежелательным. Действительно, если
проводник нагрет незначительно, то выделяемое им тепло бы-
стро рассеивается в воздухе и температура проводника остается
сравнительно небольшой. При увеличении тока в проводнике,
естественно, возрастет и количество выделяемого тепла', кото-
рое, не успевая рассеиваться в воздухе (так как поверхность
охлаждения данного проводника остается неизменной), приве-
дет к значительному повышению его температуры. В результате
может загореться изоляция проводника, а при известных усло-
виях (больший ток) и самый металл проводника расплавится.

То и другое опасно в пожарном отношении. Поэтому соеди-
нительные провода, в зависимости от проходящего по ним тока,
должны быть взяты определенного сечения, при котором соот-
ношение между сопротивлениехм проводника, влияющим на ко-
личество выделяемого тепла, и поверхностью его охлаждения
было бы наиболее благоприятным в смысле поддержания тем-
пературы проводника в допустимых пределах.

2. ПЛОТНОСТЬ ТОКА

Электрический ток, проходящий по проводнику, распре-
деляется по всему его сечению равномерно Ч Следовательно,
на каждую единицу площади поперечного сечения проводника
приходится определенное число ампер.

Число ампер, приходящихся на единицу площади попереч-
ного сечения проводника, называется плотностью тока.

Во избежание чрезмерной плотности тока в соединительных
проводах, следствием чего являлся бы их недопустимо большой
нагрев, существуют нормы наибольшего допустимого тока для
проводника каждого сечения.

1 Это правило не распространяется на переменные токи высокой частоты,
которые с увеличением частоты стремятся проходить ближе к поверхностному
слою проводника.
В табл. 7 указаны величины допустимых наибольших токов
для различных сечений изолированных проводов при открытой
(наружной) проводке.

В колесных и гусеничных машинах, где условия охлажде-
ния проводов чрезвычайно плохие, приходится брать понижен-
ную плотность тока и для выбора сечения проводов, в зависи-
мости от тока, руководствоваться табл. 8.

Таблица 8

Наибольший допустимый ток в изолированных проводах, применяемых
на колесных и гусеничных машинах

Площадь поперечно- го сечения провод- ника, мм2 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120
Наибольший допусти- мый ток, а . . . . 2 3 6 15 20 25 35 50 70 80 90 100 125 150

В тех случаях, когда провода служат для кратковремен-
ного подведения тока к какому-либо потребителю, как, напри-
мер, к стартеру, а длина соединительных проводов невелика,
наибольший допустимый ток для данного сечения проводника мо-
жет быть увеличен в пять-шесть раз.

Определять сечение изолированных проводов, применяемых
для обмоток электрических машин и приборов, по этим табли-
цам нельзя, так как условия охлаждения обмоток обычно очень
плохие. Расчет их ведется, исходя из допустимой плотности
тока, которая берется в пределах 2—5 а/мм2.

Пример 1. Автомобильный генератор заряжает аккумуляторную батарею
током 18 а. Определить, какого сечения необходимо поставить соединитель-
ный провод.

1 Для алюминиевых проводов каждое значение наибольшего допустимого
тока будет соответствовать следующему большему сечению. Например, для
20 а — 4 мм2, для 25 а — 6 мм2 и т. д.
Решение. Из табл. 8 видим, что ток 18 а находится между 15 и 20 а,
которым соответствует сечение проводов 2,5 и 4 лш2.

Так как 18 а больше 15 а, то сечение 2,5 ллг2 мы принять не можем,
а берем ближайшее большее, т. е. 4 лои2, которому соответствует наибольший
ток 20 а.

Рассмотренный метод расчета (выбора) сечения провода но-
сит название «расчета по плотности тока». Он применим при
расчетах сечений сравнительно коротких проводов, что имеет
место главным образом на колесных и гусеничных машинах.

3. ЛАМПОЧКИ НАКАЛИВАНИЯ

Способностью электрического тока нагревать проводник, по
которому он проходит, пользуются для целей освещения.

Александр Николаевич Лодыгин
(1847-1923)

Для этого по тонкой металлической нити, заключенной
в стеклянный, герметически закрытый баллон, из которого
выкачан воздух, пропускается электрический ток, в результате
чего волосок нагревается до яркобелого каления;, при этом элек-
трическая энергия преобразуется одновременно в тепловую и
световую энергию. Тепловая энергия, выделяемая нитью, рас-
сеивается в окружающем пространстве, а световая энергия ис-
пользуется для освещения. Приборы, в которых световая
энергия получается за счет накаливания металлической нити
электрическим током, получили название лампочек накаливания.
Первая электрическая лампочка накаливания была изобре-
тена в 1873 году талантливым русским ученым Александром
Николаевичем Лодыгиным. Своими трудами А. Н. Лодыгин под-
готовил благотворную почву для блестящих успехов в работе
известного русского изобретателя й ученого Павла Николаевича
Яблочкова по применению электрической энергии для целей

освещения.

П. Н. Яблочков, используя открытое В. В. Петровым явление
электрической дуги, сконструировал оригинальный источник

Одноконтактный
цоколь

Рис. 43. Конструкция лампочек на-

Цвухконтактный
цоколь

электрического . освещения, полу-
чивший впоследствии название
«свечи Яблочкова».

Лампочки, применяемые для
целей освещения на колесных и
гусеничных машинах, имеют сле-
дующее устройство.

Внутри стеклянного бал-
лона (рис. 43) на двух элек-
тродах 1 укреплена тонкая
вольфрамовая нить 2, свитая
в виде мелкой спирали. При
пропускании по нити электриче-
ского тока она нагревается
до высокой температуры и из-
лучает яркий белый свет. Для
того чтобы* предохранить нить
лампочки от быстрого перегора-
ния, воздух из колбы откачи-

каливания, применяемых на колес-

ных и гусеничных машинах:

1 — электроды; 2 — нить накаливания;

3 — цоколь; 4 — штифт; 5 — изолиро-
ванный контакт

вается, после чего она запол-

няется каким-либо инертным га-
зом 1 и запаивается.

Для крепления лампочки в

патроне, устанавливаемом в осве-
тительной арматуре (фары, фонари, плафоны), служит ц о-
к о л ь 3. Он состоит из металлического корпуса цилиндрической
формы, в нижней части которого расположены два штифтика 4.
При помощи этих штифтиков лампочка удерживается в соответ-

ствующих вырезах патрона.

Такой цоколь называется гладким цоколем. Его преимуще-
ство перед цоколями с нарезкой, применяемыми для обычных

осветительных лампочек, заключается в том, что он исключает

самопроизвольное вывинчивание лампочки от тряски.

Для подведения электрического тока к лампочке исполь-
зуется как самый цоколь, так и изолированный от цоколя кон-
такт 5. В этом случае цоколь носит название о д н о к о н т а к т-
н о г о. В некоторых лампочках самый цоколь не используется
для подведения тока к нити, вследствие чего в нижней части

1 Инертным называется газ, не вступающий ни в какие химические со-
единения с другими веществами. К инертным газам относятся неон, аргон и др.
цоколя устанавливаются два изолированных один от другого
контакта. Такой цоколь носит название двух контактного.

Павел Николаевич. Яблочков
(1847—1894)

Внешний вид некоторых типов лампочек накаливания, при-
меняемых на колесных и гусеничных машинах, показан на
рис. 44.

Перед включением лампочки в систему электрооборудования
должно быть обращено внимание па напряжение и силу света,

Рис. 44. Образцы лампочек, применяемых на колесных и гусеничных ма-
шинах. Форма колбы:

1 — шаровая; 2, Зи 4 — каплеобразная
выраженную в свечах, на которую рассчитана лампочка. Эти
данные наносятся на цоколе. На некоторых лампочках указы-
вается не сила света в свечах, а мощность, потребляемая лам-
почкой в ваттах \

Обычные электрические лампочки, применяемые для осве-
щения жилых помещений, отличаются от рассмотренных лишь
большим размером колбы и

Рис. 45. Принципиальная схема вклю-
чения в цепь двухсветной лампочки:
П — переключатель

иной формой нити. Цоколь
этих лампочек имеет винто-
вую нарезку.

Большое распространение
получили сейчас так называе-
мые двухсветные ч лам-
почки, имеющие две нити,
которые можно включать одну
независимо от другой. Эти
лампочки в совокупности со
специальной фарой дают воз-
можность при включении глав-
ной .нити получить освещение
пути на большом расстоянии—
до 100 м от машины («даль-
ний свет»), при включении же
боковой нити — на расстоянии
30—40 м («ближний свет»).

Цоколи двухсветных лампочек имеют два контакта, а самый

цоколь используется в качестве третьего контакта.

Принципиальная схема включения в цепь двухсветной лам-
почки показана на рис. 45. Если рычаг переключателя П по-
ставить в верхнее положение, будет включена нить с силой
света в 21 свечу, а если в нижнее, — включится нить с силой
света в 3 свечи. Промежуточное положение рычага соответ-
ствует выключенному состоянию обеих нитей.

Крепление лампочек в осветительной арматуре производится
при помощи патронов, которые в зависимости от цоколя
лампочки бывают одноконтактные и двухконтактные. Однокон-
тактный патрон (рис. 46) состоит из металлического корпуса /,
в нижней части которого помещено основание 2 из изоляцион-
ного материала с контактом 3, отжимаемым пружиной 4.
К контакту 3 с наружной стороны основания 2 присоединяется
провод 5, подводящий ток к патрону. При креплении лампочки
в патроне два штифта на ее цоколе входят в крючкообразные
прорези 6 на корпусе патрона и удерживаются в них силой пру-
жины 4, действующей через контакт 3 на цоколь лампочки.
Этим лампочка предохраняется от выпадения из патрона при
тряске. В двухконтактных патронах.на основании из изоляцион-

1 Ватт (вт) — единица измерения электрической мощности (см. главу VII)
ного материала устанавливается соответственно не один, а два
контакта.

Патроны устанавливаются в осветительной арматуре.
К осветительной арматуре относятся фары, габаритные сигналь-
ные фонари, плафоны, задние сигнальные фонари и т. д.

Рис. 46. Патрон для крепления электрических лампочек:

1 — металлический корпус; 2 — основание из изоляционного материала; 3 —
пружинный контакт; 4 — пружина; 5 — провод; 6 — крючкообразная прорезь

Устройство фары показано на рис. 47. Фара состоит из
корпуса 1, рефлектора 2 с патроном 3 для лампочки и стеклян-
ного рассеивателя (линзы) 4. Внутренняя поверхность рефлектора
делается зеркальной. Вместе с рассеивателем рефлектор обеспе-

чивает распределение све-
тового потока лампочки в
требуемом направлении.

В последнее время на-
чинает получать распро-
странение так называемая
ламп а-ф ара. Особен-
ность ее устройства со-
стоит в том, что рассеи-
ватель и рефлектор сдела-
ны из стекла, образуя как
бы большую колбу, вну-
три которой впаяны элек-
троды с нитью. Внутрен-
няя поверхность части
колбы, представляющей
рефлектор, покрыта бле-
стящей амальгамой; воз-
дух из колбы выкачан и
пространство заполнено

Рис. 47. Фара:

1— корпус фары; 2 — рефлектор: 3 — патрон с лам-
почкой; 4 — рассеиватель (линза)

инертным газом.

Преимущества такого устройства заключаются в хорошем
использовании светового потока и большем сроке службы нирси.
4. ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

Любой источник электрической энергии, а также и провода,
соединяющие его с потребителями, всегда рассчитываются на
какой-то наибольший ток, превышение которого может пагубно
отразиться на них и окружающих предметах.

Однако могут быть случаи, когда в электрической цепи
вследствие значительного уменьшения ее сопротивления ток.
превысит допустимые пределы. Это может произойти, например/
в том случае, если изоляция провода, подводящего ток к како-
му-либо потребителю, оголится и жила провода соединится не-
посредственно с массой (рис. 48).

Рис. 48. Явление короткого замыкания

Непосредственное соединение жилы провода, подводящего
электрический ток от источника к потребителям, с массой ма-
шины называется коротким’ замыканием1.

Короткое замыкание приводит к резкому уменьшению со-
противления внешней цепи и как следствие — к увеличению
в ней тока.

Это можно подтвердить следующим примером. Предположим, что общее
сопротивление потребителей и соединительных проводов, показанных на
рис. 48, составляет 2 ом, а э. д. с. источника электрической энергии (аккуму-
ляторная батарея), к которому они присоединены, 6,56 в; внутреннее сопро-
тивление батареи г = 0,05 ом. Тогда ток, проходивший по цепи до момента
короткого замыкания, был равен

Е 6,56

R + г ~ 2 + 0,05

= 3,2 а.

Предположим теперь, что вследствие короткого замыкания сопротивление
внешней цепи уменьшилось с 2 до 0,03 ом. В этом случае ток в цепи
сразу же достигнет следующего значения:

I = —— = —= 82 а.
R + г ( 03 + 0,05

1 Сказанное относится к однопроводной системе, имеющей наибольшее
распространение на колесных и гусеничных машинах. При двухпроводной си-
стеме короткое замыкание является следствием соединения -жил обоих про-
водов, идущих от источника к потребителям.
Совершенно естественно, что соединительные провода, ко-
торые не рассчитаны на чрезмерный ток короткого замыкания,
нагреются до такой степени, что на них загорится изоляция,
а это, в свою очередь, может привести к пожару. Кроме того,
ток короткого замыкания опасен и для источника электриче-
ской энергии. Так, • например, если источником будет служить
аккумуляторная батарея, в ней может произойти коробление
пластин; если же источником будет генератор, то сгорит изо-
ляция его обмоток и, следовательно, генератор выйдет из строя.

Во избежание этих крайне нежелательных последствий не-
обходимо сразу же, как только возникло короткое замыкание,
прервать цепь, чтобы ток короткого замыкания не успел про-
извести разрушительных действий.

Прерывание цепи осуществляется плавким предохра-
нителем, представляющим собой небольшой отрезок калиб-
рованной проволоки. Предохранитель, включенный последова-
тельно с источником и потребителем, плавится при всяком воз-
растании тока до величины, большей, чем та, на которую он
рассчитан, благодаря чему автоматически размыкается

цепь.

Таким образом, предохранители служат для защиты источ-

ников электрической энергии и соединительных проводов от

чрезмерно большого тока, появляющегося в цепи при коротком
замыкании. Потребителей предохранители не защищают.

Исключение составляют лишь такие потребители, ток кото-

рых изменяется с изменением нагрузки (электродвигатели
трансформаторы и т. д.). В этом случае при перегрузке потре
бителя и возрастании потребляемого им тока предохранител!
плавится, чем и предохраняет потребитель от выхода из строя

Схема включения предохрани-

телей в однопроводную развет-
вленную цепь показана на
рис. 38.

В конструктивном отношении
плавкий предохранитель пред-
ставляет собой калиброванную
проволоку из свинца, а чаще
всего из серебра, что объясняет-
ся большим постоянством темпе-
ратуры плавления серебра по
сравнению с температурой плав-
ления свинца. Для быстрой и
удобной замены сгоревшего пред-
охранителя новым проволока,
называемая плавким мостиком,
заключается в оправу. В зависи-
мости от формы и выполнения
оправы предохранители разде-
ляют на пластинчатые и трубча-
тые.

Рис. 49. Конструктивное оформле-
ние предохранителей:

-А — пластинчатые предохранители)
/>' — трубчатые предохранители
Пластинчатые предохранители (рис. 49, Л) находят себе при-
менение в цепях с большими токами. Плавкий мостик в предо-
хранителях этого типа составляется из одной или нескольких
проволок 6, которые привариваются к двум наконечникам 7.
Для включения предохранителя в цепь используются специаль-
ные контактные болты, гайками которых зажимаются наконеч-
ники предохранителя. Контактные болты укрепляются на па-
нели из изоляционного материала и одновременно используются
для включения всего предохранителя в цепь. Ток и напряжение,
на которые рассчитана плавкая вставка, указываются на одном
из ее наконечников.

Трубчатый предохранитель (рис. 49, Б) представляет собой
стеклянную трубочку 8, закрытую с обеих сторон металличе-
скими колпачками 9. В зависимости от применяемого способа
крепления предохранителя в пружинных контактах колпачки де-
лаются коническими или снабжаются ножами 10. Внутри сте-
клянной трубочки помещен плавкий мостик, концы которого
припаиваются к обоим колпачкам. Применение стеклянной тру-

// потребителям

Рис. 50. Внешний вид и принципиальная схема щитка предохранителей:
Правый крайний — пластинчатый предохранитель, остальные — трубчатые
бочки дает возможность быстро определить перегоревший пред-
охранитель и, кроме того, полностью исключает разбрызгива-
ние металла мостика при его перегорании.

Значение силы тока, на которую рассчитан предохранитель,
указывается на одном из колпачков оправы.

Как правило, предохранители сосредоточиваются на так на-
зываемых щитках предохранителей (рис. 50).

Перегоревший предохранитель должен быть тотчас же за-
менен другим, рассчитанным на тот же ток. Применение вместо
предохранителей кусков медной проволоки и других суррогатов
(«жучков») недопустимо.

5. ТЕРМОПРЕДОХРАНИТЕЛИ

Вместо плавких предохранителей широкое применение на-
чинают получать термопредохранители (рис. 51).

Основной частью термопредохранителя (рис. 52) является
биметаллическая1 пластинка 1 с парою подвижных контактов 2.
Когда термопредохранитель включен, биметаллическая пла-

Рис. 51. Термопредо-
хранитель

Рис. 52. Принципиальная схема термопредо-
хранителя:

1 — биметаллическая пластинка; 2 — подвижной контакт; 3 —
неподвижный контакт

стинка занимает положение, показанное на рис. 52, А, замыкая
своими контактами цепь.

При коротком замыкании в цепи по биметаллической пла-,
стинке пройдет большой ток. От этого пластинка быстро на-
греется и вследствие неодинакового расширения металлов, из
которых она сделана, прогнется вверх (рис. 52, Б) и разомкнет
цепь.

После устранения короткого замыкания нажатием на кнопку
биметаллическая пластинка возвращается в исходное положе-
ние.

1 Биметаллическая — сделанная из двух разнородных металлов или
сплавов.
В термопредохранителях некоторых типов биметаллическая
пластинка не оставляет цепь в разомкнутом состоянии (при ко-
ротком замыкании), а непрерывно размыкает ее и замыкает.
Хорошо слышимые при этом щелчки сигнализируют о коротком
замыкании в цепи.

6. ВЫДЕЛЕНИЕ ТЕПЛА В МЕСТАХ С НЕДОСТАТОЧНО ХОРОШИМ
СОЕДИНЕНИЕМ

В любой электрической цепи всегда имеется значитель?
ное количество точек соединения или ответвления проводов,
присоединения их к зажимам вспомогательных приборов, потре-
бителей и источников электрической энергии.

Надежный электрический контакт в любой из указанных
выше точек имеет первостепенное значение для безотказной ра-
боты всей системы. В местах соединения или разветвления про-
водов применяют скрутку зачищенных медных жил этих прово-
дов с последующей пайкой места соединения оловом. В случае
присоединения провода к потребителю жила провода тем или'
иным способом надежно закрепляется в специальных зажимах,
чтобы сопротивление в местах соединения, называемое пере-
ходным сопротивлением, было минимальным.

Однако при невнимательном наблюдении за состоянием
электрической цепи может произойти вследствие тряски, вибра-.
ции и т. д. ослабление крепления соединительных проводов в за-
жимах, приводящее к увеличению переходного сопротивления.
Увеличение переходного сопротивления в месте скрутки двух
проводов может произойти вследствие окисления, если место
скрутки не было предварительно пропаяно.

Электрический ток, проходя по соединению с возросшим
сопротивлением, будет затрачивать на нем часть энергии, ко-
торая, преобразуясь в тепловую, вызовет нагревание места не-
плотного соединения. Не говоря уже о том, что потеря энергии
в местах соединения проводов ухудшает работу включенных
потребителей, нагрев места неплотного соединения, особенно
значительный при большом токе в цепи, может привести к вы-
горанию изоляции, разрушению прибора и послужить причиной
возникновения пожара.

Поэтому при монтаже или профилактическом осмотре элек-
трических приборов большое внимание должно уделяться про-
верке и устранению всевозможных неплотностей в местах со-
единений, вызывающих увеличение переходного сопротивления.
Поверхности соединяемых проводов, зажимов, болтов или токо-
проводящих деталей должны быть тщательно очищены от окис-
лов и после этого (в зависимости от рода соединяемых деталей)
пропаяны или надежно прижаты болтами или винтами.

Особое внимание должно уделяться состоянию поверхности
таких контактов, которые по характеру работы не остаются
в постоянном соединении (рубильники, выключатели, переклю-
98
чатели) или же осуществляют электрическое соединение с вра-
щающейся частью прибора (коллектор и щетки генераторов
й электродвигателей, электроконтактных устройств и т. д.).
В этом случае, помимо общей чистоты соприкасающихся или
трущихся контактов, следует добиваться их плотного прилега-
ния друг к другу всей рабочей поверхностью, так как только
в этом случае переходное сопротивление будет иметь мини-
мальную величину, а вместе с ним незначительны будут и по-
тери энергии на нагрев.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Чем объяснить нагревание проводника электрическим током?

2. В чем заключается закон Ленца и Джоуля?

3. Что необходимо знать для определения количества тепла, выделяемого
электрическим током?

4. Что такое тепловой эквивалент?

5. Как устроена электрическая лампочка?

6. Почему в лампочках накаливания стеклянная . колба наполняется
инертным тазом?

7. В каких .случаях лампочки снабжаются гладким цоколем и почему?

• 8. Для чего применяются плавкие предохранители?

9. Перечислите типы предохранителей.

10. Объясните принцип работы плавкого иредохранителя.

И. Объясните принцип действия термопредохранителя.

12. Почему важно иметь надежное соединение во всех точках электри-
ческой цепи?
Глава VII

РАБОТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА. МОЩНОСТЬ.
КОЭФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

1. РАБОТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Электрический ток, проходя по любому проводнику или че-
рез потребитель, совершает определенную работу (W). На. это
затрачивается электрическая энергия, которая преобразуется
в другой вид энергии, как, например: тепловую, световую, меха-
ническую и т. д.

Работа, произведенная электрическим током ца отдельном
участке замкнутой цепи или в каком-либо потребителе, будет
зависеть:

1) от количества электронов (количества электричества), про-
шедших по данному проводнику или через потребитель;

2) от того, какое количество энергии нужно затратить на еди-
ницу количества электричества для преодоления сопротивления
проводника или потребителя. > t

Количество электронов, проведших по проводнику, зависит
от силы тока I и времени t, в течение которого этот ток прохо-
дил. Энергия, затраченная на каждую единицу количества элек-
тричества для преодоления сопротивления участка цепи, пред-
ставляет собой не что иное, как падение напряжения на участке
цепи или по отношению к потребителю — напряжение U, подве-
денное к его зажимам. Следовательно, мы можем сказать, что
совершенная электрическим током работа

W = UIt.

Единицей для измерения работы электрического тока является
джоуль.

Один джоуль представляет собой работу, совершенную элек-
трическим током силой 1 а при напряжении 1 в, проходящим по
проводнику в течение 1 секунды. Работу в 1 джоуль называют
также ватт-секундой (вт-с).

Кроме ватт-секунды, для измерения работы электрического
тока применяют:

ватт-час (вт-ч) = 3600 вт-с;

гектоватт-час (гвт-ч) — 100 вт-ч;

киловатт-час (квт-ч) = 1000 вт-ч.
Для определения работы, совершенной электрическим током
при прохождении по какому-либо потребителю, а следовательно,
и затраченной на это электрической энергии необходимо изме-
рить: амперметром — ток, проходящий через потребитель, вольт-
метром — напряжение на его зажимах и часами — время, в те-
чение которого по потребителю проходил электрический ток.
Произведение этих величин даст работу постоянного тока.

Пример 1. Определить, какое количество электрической энергии израсходо-
вано для зарядки автомобильной аккумуляторной батареи, если зарядка про-
изводилась от источника с напряжением 120 в, током силою 5 а. Продолжи-
тельность зарядки составила 20 часов.

Решение. Израсходованная электрическая энергия определяется по
формуле

W = Ult.

Подставляя в формулу значения величин, получим
W= 120-5-20 — 12 000 вт-ч, или 12 квт-ч.

Для практического определения работы, произведенной элек-
трическим током, применяются специальные приборы, называе-
мые электрическими счетчика ми (рис.. 53). Счетчик
представляет собой прибор, состоящий из счетного и вращаю-
щего механизмов, за-

ключенных в металли-
ческий кожух. Если
после счетчика вклю-
чить какие-либо потре-
бители, вращающий
механизм придет в дви-
жение (вращение) и,
будучи связан со счет-
ным механизмом, за-
ставит вращаться и по-
следний. Цифры, нане-
сенные на барабанах
счетного механизма, не-
посредственно укажут
израсходованную элек-
трическую энергию в
гектоватт-часах или
киловатт-часах.

Пример 1. Определить
израсходованную для за-
рядки аккумуляторной бата-
реи электрическую энергию
и ее стоимость, если бата-

Рис. 53. Счетчик электрической энергии

рея заряжалась током* си-

лой 10 а в течение 20 часов от источника с напряжением 120 в. Киловатт-
час электрической энергии стоит 20 коп.

Решение. Израсходованная электрическая энергия может быть опре-
делена по формуле W = Ult. Так как U == 120 в, I — 10 a, a t — 20 часам, то,
подставляя эти значения в формулу, получим

W = 120-10«20 = 24 000 вт-ч, или 24 квт-ч.
Общая стоимость израсходованной энергии будет составлять
24-0,2 = 4 р. 80 к.

Пример 2. Показания электрического счетчика, записанные до включения
потребителей, составляли 150 гвт-ч. По прошествии некоторого времени,
в течение которого потребители были включены, показания счетчика стали
1400 гвт-ч. Определить, сколько необходимо уплатить за израсходованную
электрическую энергию, если 1 квт-ч стоит 20 коп.

Решение. Израсходованная электрическая энергия будет определена,
если от последних показаний счетчика отнять предыдущие:

W = 1400 — 150 = 1250 гвт-ч, или 125 квт-ч.

Отсюда стоимость электрической энергии составит

0,2 • 125 = 25 руб.

2. МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Мощностью называется работа, совершенная в одну секунду.

Если электрическим током совершена какая-то работа W за
промежуток времени t, то мощность, представляющая собой ра-
боту в одну секунду, будет равна Р — -у. Подставив в эту
формулу значение W. = JJIt

и произведя сокращение на t, получим:

P = UI,

т. е. мощность электрического тока равна произведению вели-
чины силы токана величину напряжения.

Единицей измерения мощности служит ватт (ег).

Мощности в один ватт соответствует мощность, развиваемая
электрическим током в 1 а

I напряжении 1 в. Отсюда сле-
дует, что для определения
мощности (в ваттах) необхо-
димо напряжение в вольтах
умножить на ток в амперах.

Для измерения боль-
ших мощностей. приме-
няют следующие единицы: гек-
товатт (гвт), равный 100 вт;
киловатт (кет), равный
1000 вт.

Для того чтобы измерить
мощность, потребляемую лю-
бым потребителем, необходимо

Рис. 54. Схема включения амперметра
и вольтметра для измерения мощности

последовательно с ним включить амперметр, а параллельно
вольтметр и затем перемножить показания обоих приборов. Ре-
зультат перемножения даст мощность тока, выражен-
ную в ваттах. На рис. 54 схематически показано включение ампер-
метра и вольтметра для измерения мощности потребляемого
тока.

Решим несколько числовых примеров.

Пример 1. Автомобильная лампочка при напряжении б в потребляет
ток 4 а. Определить мощность, потребляемую лампочкой.

Р е ш е н и е. Электрическая мощность Р — UI. Подставляя в формулу
значения, получим р _ g. 4 __ 24

Пример 2. Максимальная мощность, на которую рассчитан генератор,
равна 260 от. На зажимы генератора, на которых поддерживается напряже-
ние 12 в, включены потребители с общим сопротивлением 0,6 ом. Определить,
какая мощность генератора остается неиспользованной.

Решение. Прежде всего необходимо определить силу тока, отдавае-
мого генератором.

Подставляя в эту формулу значения, получим

12
/=^•=20 0.

Теперь определим мощность, отдаваемую генератором,
P=UI= 12-20 = 240 вт.

Следовательно, неиспользованная мощность генератора составит
250 — 240 = 10 вт.

Однако измерение мощности в цепи гфи помощи вольтметра
и амперметра неудобно, так как связан» с двумя операциями:

отсчетом показаний каж-
дого прибора и перемноже-
нием результатов показа-
ний.

Поэтому для непосред-
ственного измерения мощ-
ности применяют* специ-
альные приборы, получив-
шие название ваттмет-
ров (рис. 55).

Ваттметр имеет две са-
мостоятельные обмотки, из
которых одна (толстая)
включается последовательно
с потребителями и учитывает
силу тока, а другая (тон-
кая), включаемая парал-
лельно' им, — напряжение.
Принципиальная схема ватт-
метра, включенного в цепь,
показана на рис. 56.

Рис. 55. Ваттметр
Мощность электрического тока можно измерять не только
в киловаттах, но и в лошадиных силах. Для перехода от одной
единицы к другой нужно пользоваться соотношениями:

1 киловатт = 1,36 лошадиной силы;

1 лошадиная сила = 736 ватт.

Рис. 56. Принципиальная схема включения ваттметра в цепь

Пример 1. На паспорте электромотора указано, что мощность его соста-
вляет 2 кет. Необходимо вы-разить мощность в лошадиных силах.

Решение. Один киловатт равен 1,36 л. с. Следовательно, мощность
электромотора равна - - • —

2-1,36 = 2,72 л. с.

Пример 2. Мощность электрического стартера равна 15 л. с. Необходимо
выразить ее в ваттах.

Решение. Одна лошадиная сила равна 736 вт. Следовательно, мощность
Дартера, выраженная в ваттах, составит 15-736= 11 040 вт, <или 11 кет.

\ 3. КОЭФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

До сих пор мы исходили из того, что подведенная к потреби-
телю электрическая энергия преобразуется в нем без потерь
в другой вид энергии и целиком используется для полезных целей.
В действительности же в применяемых на практике приборах
и машинах эти потери существуют и выражаются в затрате
части подводимой мощности на трение в подшипниках, на нагрев
железных сердечников и т. д. В результате всякая машина или
прибор отдает в преобразованном виде не всю полученную мощ-
ность, а только часть ее.

Отношение величины мощности, отдаваемой машиной
или прибором в преобразованном виде, к величине мощности,
получаемый ими для преобразования, называется коэфици-
ентом полезного действия.
Коэфициент полезного действия обозначается буквой 7) (чи-
тать — эта) и пишется сокращенно к. п. д.

Для различных электрических машин и приборов к. п. д.
имеет различные значения, но он всегда меньше единицы. Так,
например, для мощных генераторов и электромоторов к. п. д.
колеблется в пределах от 0,8 до 0,96. Для генераторов и элек-
тромоторов, применяемых на колесных и гусеничных машинах,
к. п. д. значительно ниже и находится обычно в пределах
0,5—0,7.

Пример 1. Определить к.*п. д. автомобильного генератора, если он отдает
мощность 80 вт, а на приве/Лние его в действие от двигателя затрачивается
мощность 0,16 л. с.

Решение. Выразим сначала в ваттах затрачиваемую мощность:

Р = 0,16-736= 117,76 вт.

Так как затрачиваемая мощность равна 117,76 вт, а отдаваемая 80 вт, то
к. п. д. будет составлять:

71 “ 117,76 “ °’67*

Пример 2. Определить, какая мощность затрачивается двигателем для при-
ведения в действие генератора, который отдает во внешнюю цепь мощность
250 вт. Коэфициент полезного действия генератора 0,7.

Решение. Мощность, затрачиваемая двигателем и выраженная в ваттах,
будет больше той, которую отдает генератор. Для определения получаемой
генератором мощности необходимо отдаваемую мощность разделить на к. п. д.

250

= 357 вт.

Чтобы выразить эту мощность в лошадиных силах, необходимо ее разделить
на f36:

= 0,48 л. с.

/<эо

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется работой электрического тока и от чего она зависит?

2. В каких единицах измеряется работа электрического тока?

3. Для чего служит счетчик?

4. Что называется мощностью электрического тока?

5. От чего зависит мощность электрического тока и в каких единицах
она измеряется?

6. Какими способами можно измерить мощность тока в электрической
цепи?

7. Какое соотношение существует между киловаттом и лошадиной силой?

8. Что называется коэфициентом полезного действия?
ЧАСТЬ ВТОРАЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Глава VII!

СТАРТЕРНЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АККУМУЛЯТОРА

Электрическим аккумулятором 1 называется прибор, в кото-
ром электрическая энергия, создаваемая каким-либо источником,
преобразуется в химическую, с тем чтобы ее можно было
в дальнейшем вновь преобразовать в электрическую энергию
и использовать, в зависимости от необходимости, в любом месте
и в любое время.

Рассмотрим, как устроен простейший аккумулятор.

Простейший аккумулятор состоит из сосуда, наполненного
слабым раствором серной кислоты в воде (электролит), в кото-
рый опущены две свинцовые пластины (электроды). Как, только
пластины будут опущены в электролит, на их поверхности обра-
зуется под действием серной кислоты тонкий слой сернокислого
свинца (сульфата). Если обе пластины соединить с полюсами
какого-либо источника электрической энергии, то электрический
ток, проходя через электролит, постепенно приведет к образова-
нию на пластине, соединенной с положительным полюсом источ-
ника, окислов свинца (перекись свинца), а на пластине, соединен-
ной с отрицательным полюсом источника, — к восстановлению
свинца (губчатый свинец).

Процесс образования на пластинах перекиси свинца и губча-
того свинца называется зарядкой, а требующийся при этом
электрический ток — первичным, или зарядным, током.

Если после зарядки отсоединить от аккумулятора провода
того источника, от которого он заряжался, и присоединить к его
зажимам какой-либо потребитель, то в аккумуляторе начнутся
обратные химические реакции, сопровождающиеся появлением
в цепи аккумулятора электрического тока обратного направле-
ния, чем при зарядке. При этом перекись свинца и губчатый сви-
нец, имеющиеся на пластинах, постепенно переходят в первона-
чальное состояние (сернокислый свинец), возвращая затраченную
на их образование электрическую энергию. Этот процесс носит

1 Аккумулятор — латинское слово: накопляю, собираю.
название разрядки, а электрический ток — вторичного,
или разрядного, тока.

Рассмотренный простейший аккумулятор имеет существен-
ный недостаток: при зарядке на его пластинах образуется мало
перекиси свинца и губчатого свинца, и процесс образования этих
веществ протекает медлфно. Такой аккумулятор не может дать
достаточное количество электрической энергии. Если предвари-
тельно производить многократную зарядку и разрядку аккумуля-
тора, то большее количество свинца пластин переходит в пере-
кись свинца и губчатый свинец. Однако такая обработка пла-
стин обходится дорого и отнимает много времени.

В настоящее время пластины изготовляют в виде решеток,
ячейки которых заполняют заранее приготовленной, так называе-
мой активной массой, состоящей из сурика и глета, /г. е. хими-
ческих соединений свинца с кислородом. При таком способе из-
готовления пластин необходимость в многократных предвари-
тельных зарядках и разрядках отпадает и нужное для длитель-
ной работы количество перекиси свинца и губчатого свинца на
пластинах получается уже после первой зарядки (формировки).

Пластины, изготовленные по такому способу, носят название
массовых, а самый способ, правда, значительно усовершенство-
ванный, используется при изготовлении современных аккуму-
ляторов.

2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ АККУМУЛЯТОРОВ

Область применения аккумуляторов в технике чрезвычайно
разнообразна. В соответствии с назначением изменяется и кон-
струкция аккумулятора. ( Поскольку нас интересуют главным
образом аккумуляторы, устанавливаемые на колесных и гусе-
ничных машинах, следует вкратце познакомиться с условиями
их работы. Попутно отметим, что на колесных и гусеничных
машинах применяют не отдельные аккумуляторы, а несколько
-аккумуляторов, соединенных в батарею.

На каждой колесной и гусеничной машине, за исключением
некоторых сельскохозяйственных тракторов, для питания мно-
гочисленных потребителей электрической энергии устанавли-
вается всегда два источника электрической энергии: генератор
и аккумуляторная батарея. Генератор может питать потреби-
тели только во время работы двигателя. Однако необходимость
в электрической энергии для питания потребителей может встре-
титься и во время стоянки машины: например, для пуска дви-
гателя стартером, питания системы зажигания (при наличии ин-
дукционной катушки) и т. д. Это приводит к необходимости
иметь другой источник электрической энергии — аккумуляторную
батарею.

Зарядка аккумуляторной батареи производится генератором,-
установленным на колесной или гусеничной машине, и осуще-
ствляется во время работы двигателя. Заряженная батарея обес-
печивает питание потребителей не только тогда, когда генератор
не работает, но и во время работы его может также отдавать
электрический ток во внешнюю цепь. Это особенно важно в том
случае, когда питание большого количества потребителей не
может быть осуществлено только от генератора вследствие его
ограниченной мощности.

Помимо сказанного, аккумуляторная батарея обеспечивает
питание такого потребителя, как электрический стартер, пред-
назначенного для пуска в ход двигателя машины. Очень боль-
шой ток, потребляемый стартером, доходящий до 500—800 а,
а в отдельных случаях и до 1000 а, может быть получен от
аккумуляторной батареи небольших размеров только при усло-
вии ее надлежащей конструкции. Поэтому аккумуляторные ба-
тареи, устанавливаемые на колесных и гусеничных мащинах>
в отличие от кислотных аккумуляторных батарей других типов
носят название стартерных.

3. УСТРОЙСТВО СТАРТЕРНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Стартерный аккумулятор, входящий в состав стартерной
аккумуляторной батарещ состоит из положительных и отрица-
тельных пластин, расположенных в сосуде, заполненном электро-
литом — раствором серной кислоты в дёстиллированной воде.

Пластины являются наиболее ответственной частью аккуму-
лятора, а поэтому на их устройстве остановимся 'несколько
подробнее.

Пластина аккумулятора как положительная, так и отрица-
тельная состоит из свинцовой решетки, в ячейки которой вма-

Рис. 57. Решетки пластин аккумулятора

зывается активная (действующая) масса. Решетка пластины
(рис. 57) отливается из химически чистого свинца, к которому
добавляется около 6% сурьмы, для того чтобы сделать металл
решетки более твердым и прочным.
Решетки для положительных и отрицательных пластин имеют
одинаковые размеры и форму. В верхней части решетка снаб:
жена хвостовиком, а в нижней — опорными ножками. Решетка
служит каркасом, нйР котором удерживается активная масса,
и обеспечивает подведение к активной массе электрического
тока.

Для приготовления активной массы имеется много рецептов.
Наиболее распространённым надо считать следующий: для по-
ложительных пластин — свинцовый сурик (РЬзО4), порошок ярко-
красного цвета, и сульфат аммония; для отрицательных пластин
состав остается тот же, но к нему добавляется небольшое коли-
чество сернокислого бария. Оба состава разводятся в воде

и серной кислоте до тестообразного состояния и вмазываются
в решетки.

Кроме активной массы из сурика, применяется активная
масса из свинцового порошка, получаемого в результате раз-
малывания свинцовых шариков в специальных мельницах.
В этом случае в состав активной массы для положительных
пластин входят свинцовый порошок, серная кислота и вода.
Для отрицательных пластин состйв остается тот же, но к нему
добавляют в качестве расширителя сажу и льняные очесы.

После нанесения активной массы на решетки пластины высу-
шиваются, активная масса затвердевает и прочно скрепляется
с решетками (рис. 58).

По окончании сушки пластины проходят заводскую форми-
ровку электрическим током, в результате которой вещества,
вмазанные на пластинах, переходят: на положительной пла-
стине в перекись свинца (РЬОг) темнокоричневого
Цвета, а на отрицательных пластинах—в губчатый сви-
нец (РЬ) светлосерого цвета.

Цвет, приобретенный активной массой пластин в процессе
Формировки, при дальнейшей работе аккумулятора почти не из-
меняется и служит отличительным признаком положительных

и отрицательных пластин.

После формировки дальнейшая обработка пластин зависит,
от того, в каком исполнении будет выпускаться батарея. Если1

Рис. 59. Баретки

батарея будет выпускаться в сухо*;
разряженном исполнении, пластины1
разряжаются полностью или частич-
но, промываются водой и сушатся.
Если батарея будет выпускаться в
сухозаряженном исполнении, пласти-
ны после формировки не разряжа-.
ются, а проходят специальную;
сушку в особых камерах.

Когда пластины изготовлены и

высушены, приступают- к сборке
как отдельных аккумуляторов, так и целой батареи. Сборка

производится в следующем порядке.

Хвостовики групп одноименных пластин вводятся в спе-
циальный железный кондуктор и припаиваются свинцом к уси-
кам свинцовой баретки (рис. 59). В результате одноименные пла-
стины оказываются соединенными между собой параллельно.

Рис. 60. Полублоки отрицательных и положительных пластин

Полученные таким образом группы спаянных между собой пла-
стин называются положительными и отрицательными полубло-
ками (рис. 60).

Чем больше емкость аккумулятора (батареи), тем большее
число пластин имеет каждый полублок. Число пластин отрица-
тельного полублока всегда берется на одну больше, чем
положительного, для того чтобы, во-первых, использовать всю
110
активную массу положительных пластин, а во-вторых, предохра-
нить крайние положительные пластины от коробления и выкраши-
вания активной массы. Положительные пластины легко коробятря
и выкрашиваются, если они. подвержены действию тока
только с одной стороны. Если же число отрицательных

пластин взять на одну больше, то в этом случае обе сто-
роны крайних положительных
пластин будут равномерно на-
гружены током.

Пластины положительного
полублока вводятся между
пластинами отрицательного,
причем, для того чтобы предо-
хранить разноименные пласти-
ны от непосредственного соеди-
нения, между ними вставляют-

ся прокладки, называемые се-
параторами (рис. 61).

Сепараторы, предохраняю-
щие положительные и отрица-
тельные пластины от непосред-

Рис. 61. Сепаратор

ственного соединения, не дол-

жны значительно увеличивать внутреннее сопротивление акку-
мулятора, так как в противном случае получение большого раз-
рядного тока, необходимого для пуска двигателя стартером,
станет невозможным. I

Минимальное внутреннее сопротивление, как показали опыты,
получается у аккумулятора (батареи) при применении сепарато-
ров, изготовленных из дерева мягких пород (липы, ольхи), при-
чем лучшими деревянными сепараторами считаются изготовлен-
ные из кедра.

Наличие в деревянных сепараторах большого количества пор, которые при
работе заполняются электролитом, дает возможность электрическому току итти
от пластины к пластине по кратчайшему пути, т. е. через поры сепаратора.
0 другой стороны, благодаря малой величине пор полностью исключается воз-
можность замыкания пластин частичками активной массы.

Для того чтобы не загрязнять электролит аккумулятора посторонними
веществами, которые имеются в дереве сепараторов (уксусная кислота и др.),
последние предварительно обрабатываются в горячем растворе каустической
соды (технического едкого натра) в течение 6 часов. После этого сепараторы
промываются в течение-9—12 часов водой.

Однако дерево подвержено действию серной кислоты, что
снижает срок службы аккумуляторной батареи. Поэтому в по-
следнее время начинают получать распространение сепараторы
из стеклянного войлока, хлорвинила, мипора (микропористого
эбонита), а также специальных пластикатов, которые практи-
чески не разрушаются от серной кислоты.

Одна сторона сепаратора (рис. 61) делается гладкой, а про-
тивоположная рифленой, с небольшими выступами, расположен-
ными на определенном расстоянии один от другого.
Сепараторы устанавливаются между пластинами так, чтобы
сторона сепаратора, снабженная выступами, была обращена
к положительной пластине, а гладкая к отрицательной. Благо-
даря такой конструкции сепаратора (наличие углублений) вода,

Рис. 62. Блок пластин со вставлен-
ными между ними сепараторами

выделяющаяся у положи-
тельной пластины в процес-
се разрядки, быстро переме-
шивается с электролитом,
чем и предотвращается за-
медление химической ре-
акции.

Полублоки положитель-
ных и отрицательных пла-
стин, соединенных между
собой баретками, с помещен-
ными между пластинами се-:
параторами носят название^
блоков пластин (рис. 62).

Блоки пластин помеща-
ются в сосуды, называемые
бачками.

Аккумуляторные батареи
собирают в деревянном ящи-
ке или в моноблоке из пласт-
массы или эбонита.

В первом случае 'бачки

отдельных аккумуляторов
изготовляются из эбонита (рис. 63). Во втором случае бачками
для аккумуляторов служат отделения моноблока (рис. 64).

На дне бачков (отделений моноблока) делается от двух до
четырех ребристых выступов — призм, на которые опираются
нижние части пластин. Таким образом, между дном и пласти-
нами остается пространство, где скопляются частички выкро-

Рис. 63. Эбонитовый
бачок

Рис. 64. Моноблок для трех аккуму-
ляторов
шившейся активной массы (шлам), благодаря чему нижние
кромки пластин предохраняются от короткого замыкания.

После установки в бачок блока пластин бачок закрывается
сверху крышкой (рис. 65). Крышки изготовляются из того же
материала, что и бачок, и по форме бывают плоские (Д) и фа-
сонные (Б).

В крышке имеется три отверстия: два крайних служат для
пропускания полюсных отростков бареток, а среднее для за-
ливки аккумулятора электролитом. Это отверстие снабжается

Рис. 65. Крышки бачков аккумуляторов и пробки к ним:

А — плоская крышка; Б — фасонная крышка; В — фасонная крышка с дополнительным
вентиляционным отверстием

резиновой или эбонитовой пробкой с каналами для беспрепят-
ственного выхода пазов. Каналы в пробках расположены та-
ким образом, чтобы не допускать выплескивания через них
электролита.

В последнее время начинает получать распространение фа-
сонная крышка (В) с дополнительным вентиляционным отвер-
стием. Особенностью конструкции этой крышки является нали-
чие, кроме отверстий 1 для полюсных отростков (штырей), еще
двух отверстий: заливочного 2 с удлиненной втулкой 5, закры-
ваемого навинтованной глухой пробкой 4, и вентиляционного
отверстия 5 для беспрепятственного выхода газов. Такая кон-
струкция крышки дает возможность производить контроль и кор-
ректировку уровня электролита без измерения его градуирован-
ной стеклянной трубочкой (см. раздел 15 главы VIII).

Чтобы предупредить просачивание электролита через крышку
в местах, где проходят через нее полюсные отростки, в плоских
крышках применяются резиновые уплотнительные прокладки.
В фасонных крышках в отверстия для прохода полюсных от-
ростков предварительно заделываются свинцовые втулки, кото-
рые спаиваются с полюсными отростками, чем и достигается
надежная плотность.

Для защиты верхних кромок сепараторов от повреждения
при измерении уровня или плотности электролита в батареях
последнего выпуска в верхней части пластин между баретками
помещен предохранительный щиток из мелко продырявленного
эбонита или хлорвинила.
Блоки пластин, устано-
вленные в моноблок и за-
крытые крышками, соединя-
ются между собой последо-
вательно свинцовыми пере-
мычками (межэлементные
соединения). Соединенные
перемычками аккумуляторы
образуют аккумуляторную
батарею (рис. 66).

Щели между крышками
и перегородками моноблока
заливаются кислотоупорной
мастикой. Зажимами бата-
реи являются два крайних
полюсных отростка.

Если блоки помещаются

Рис. 66. Аккумуляторная батарея типа ® отдельные эбонитовые бач-
З-СТ-80 в моноблоке: ки, последние устанавлива-

1 — соединительные перемычки; 2 — положитель- ЮТСЯ В Общем ДереВЯННОМ
ный и отрицательный полюсы батарей ящике (рис g?) ус?а.

новки блоков они закрыва-
ются крышками, заливаются сверху общим слоем кислотоупор-
ной мастики, а аккумуляторы соединяются последовательно свин-
цовыми перемычками. Зажимы располагаются на боковой стенке
ящика и соединяются с полюсными отростками крайних аккуму-
ляторов свинцовыми соединительными шинами.

Как следует из изложенного выше, отечественные аккумуля-
торные заводы, в зависимости от способа обработки пластин,

Рис. 67. Аккумуляторная батарея типа 6-СТЭ-144
в деревянном ящике
выпускают батареи в двух исполнениях: сухоразряженные
с полным или частичным разрядом пластин и сухозаряженные.

Сухозаряженные батареи имеют то преимущество, что для
приведения их в рабочее состояние требуется очень небольшой
промежуток времени и менее мощные зарядные средства. Так,
например, если для приведения в рабочее состояние сухоразря-
женной батареи необходимо затратить 100—140 часов, то сухо-
заряженная батарея может быть сдана в эксплоатацшо после
3—5-часовой зарядки.

После приведения сухозаряженной батареи в рабочее состоя-
ние дальнейшая эксплоатация ее ничем не отличается от эксплоа-
тации сухоразряженной батареи.

4. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В СТАРТЕРНОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ
БАТАРЕЕ

Перейдем теперь к более детальному ознакомлению с теми
химическими процессами, происходящими в аккумуляторе, бла-
годаря которым аккумулятор (или батарея) может преобразовы-
вать электрическую энергию в химическую и наоборот.

Рассмотрение химических реакций, происходящих в аккуму-
ляторе, начнем, предполагая, что мы имеем полностью заряжен-
ный аккумулятор (рис. 68). В этом случае активная масса поло-
жительной пластины представляет собой перекись свинца РЬО2,
а отрицательной — губчатый свинец РЬ. Электролитом служит
разведенная в дестиллированной воде (Н2О) серная кислота
^(H2SO4).

Как нам уже известно,х серная кислота, содержащаяся в элек-
тролите, распадается на ионы. Одна молекула кислоты дает два
•положительных иона ’водорода и один ион кислотного остатка.
Каждый водородный ион обладает одним положительным заря-
дом (буквенное обозначение его Н+), ион же кислотного
остатка обладает двумя отрицательными зарядами (электронами),
отнятыми у водорода (этот ион обозначим SO4 Л

До замыкания внешней цепи заряженного аккумулятора
электролит и пластины взаимодействуют следующим образом.

Молекулы перекиси свинца положительной пластины, сопри-
касающиеся с электролитом, ионизируются. Одна молекула
перекиси свинца (РЬО2) дает один положительный ион свинца
(Pb++++) и два отрицательных иона кислорода (О ). Это
приводит к тому, что на граничащей с электролитом поверхности
пластины образуется двойной ионный слой: слой положительных
ионов свинца (Pb't4+ + ), обращенный к пластине, и слой ионов
кислорода обращенный, к электролиту. В результате пла-
стина, содержащая перекись свинца, становится заряженной
положительно.

Атомы губчатого свинца отрицательной пластины под дей-
ствием серной кислоты частично переходят в раствор, причем
каждый из атомов свинца, переходя в раствор, оставляет на
•8*
пластине два электрона, т. е. становится положительным ионом
(РЬ+ + ),

Освободившиеся электроны делают пластину, содержащую
губчатый свинец, заряженной отрицательно.

Таким образом, пластины заряженного аккумулятора обла-
дают разными по знаку зарядами, что и является причиной воз-
никновения электродвижущей силы аккумулятора.

Если присоединить к зажимам аккумулятора какой-либо по-
требитель, например лампочку, то через нее пойдет ток, и акку-
мулятор начнет разряжаться. Ток, отдаваемый аккумулятором,
носит название разрядного тока.

В процессе разрядки электроны с отрицательной пластины
переходят по внешней цепи на положительную. Каждые два
электрона, попавшие на положительную пластину, нейтрализуют
два (из четырех) положительных заряда одного иона свинца.

Рис. 68. Схема химической реакции
в аккумуляторе при разрядке

Рис. 69. Схема химической реакции
в аккумуляторе при зарядке

Ион свинца, обладающий теперь только двумя зарядами (РЬ ++),
вступает в соединение с отрицательным ионом кислотного остатка
(SO4 ), в результате чего на положительной пластине по-
лучается одна нейтральная молекула нового вещества, называе-
мого сернокислым свинцом или сульфатом (PbSCU).
В то же время два отрицательных иона кислорода (О ), об-
разовавшихся в процессе ионизации из одной молекулы перекиси
свинца, соединяясь с четырьмя положительными ионами водо-
рода (Н+), образуют две нейтральные молекулы воды (2Н2О),
которые переходят в электролит.

Положительные ионы свинца отрицательной пластины (РЬ +'+ ),
соединяясь с отрицательными ионами кислотного остатка
116
(S0< ), образуют нейтральные молекулы сернокислого

свинца (PbSO4).

Следовательно, в процессе разрядки аккумулятора актив-
ная масса обеих пластин переходит в сернокислый свинец, а вза-
мен израсходованной на его образование серной кислоты в элек-
тролит выделяется вода. Таким образом, при разрядке аккуму-
лятора количество кислоты в электролите уменьшается, а вместе
с ним уменьшается и удельный вес электролита. Когда активная
масса обеих пластин полностью перейдет в сернокислый свинец,
т. е. химический состав обеих пластин аккумулятора будет оди-
наковым, его э. д. с. будет равна нулю и действие (разрядка)
аккумулятора прекратится. В дальнейшем мы увидим, что до
такого предела аккумулятор никогда практически не разря-
жается во избежание его порчи.

Химическое уравнение разрядки в окончательном виде можно
записать следующим образом:

Электролит — -f- Электролит —

РЬО2 + 2H2SO4 + Pb = PbSO4 + 2Н2О-4-PbSO4

Аккумулятор заряжен Аккумулятор разряжен

Рассмотрим теперь, как проходят химические реакции при
зарядке разряженного аккумулятора (рис. 69).

Присоединим к аккумулятору посторонний источник элек-
трической энергии так, чтобы отрицательная пластина аккуму-
лятора была соединена с отрицательным зажимом источника,
а положительная пластина — с положительным. Тогда к отри-
цательной пластине будут поступать электроны от внешней
цепи, а из положительной пластины электроны будут уходить
во внешнюю цепь.

В рассматриваемом случае активная масса обеих пластин
аккумулятора представляет собой одно и то же вещество — сер-
нокислый свинец (PbSO4). Сернокислый свинец хотя и плохо
растворяется в электролите, все же некоторая часть его будет
находиться в растворе в виде положительных ионов (Pb++J и от-
рицательных ионов (SO42 ).

Под действием электрического тока, называемого в этом слу-
чае зарядным током, в аккумуляторе наряду с другими
процессами происходит электролиз воды. Поэтому нужно иметь
в виду, что в процессах при зарядке аккумулятора принимают
участие не только ионы сернокислого свинца, но также и ионы
воды (Н’’ и ОН-).

Электроны, поступающие из внешней цепи в отрицательную
пластину, нейтрализуют положительные ионы свинца, находя-
щиеся в электролите у отрицательной пластины. Вследствие
этого на отрицательной пластине отлагается металлический сви-
нец. Положительные ионы (Н + ), образующиеся на отрицатель-
ной пластине в процессе диссоциации воды, соединяются с кис-
лотным остатком (SO4 ), давая серную кислоту (H2SO4).
Положительные ионы сернокислого свинца (РЬ ++), находя-
щиеся у положительной пластины, при зарядке аккумулятора
отдают по два своих электрона во внешнюю цепь, превращаясь
в ионы (РЬ 4 + 'г + ).

На положительной пластине образуется, кроме ионов(РЬ + + + +),
отрицательные ионы воды (ОН-). Каждые два таких иона,
распадаясь, дают два положительно заряженных иона водорода
(Н + ) и два отрицательных иона кислорода (О ). Ионы
кислорода, соединяясь с положительными ионами свинца
(РЬ+ + + ^), образуют нейтральные молекулы перекиси свинца,
отлагающиеся на положительной пластине. Водородные ионы
и кислотный остаток (SO4 ), соединяясь, дают серную кис-
лоту, переходящую в электролит.

По мере расходования ионов сернокислого свинца из элек-
тролита новые порции сернокислого свинца обеих пластин пе-
реходят в раствор.

Следовательно, в процессе зарядки аккумулятора серно-
кислый свинец пластин переходит в перекись свинца на положи-
тельной пластине и в губчатый свинец на отрицательной. Взамен
воды, вступившей в реакцию, в электролит выделится серная
кислота. Таким образом, количество серной кислоты по мере
зарядки аккумулятора будет повышаться, а следовательно, бу-
дет повышаться и удельный вес электролита. В конце зарядки
удельный вес электролита будет таким же, как и перед началом
разрядки аккумулятора.

Химическое уравнение зарядки в окончательном виде можно
записать таким образом:

Электролит Электролит

+ • — + —

PbSO4 + 2Н2О 4- PbSO4 = ~РЬО2 + 2H2SO4 + РЬ

Аккумулятор разряжен Аккумулятор заряжен

Сравнивая между собой химические уравнения разрядки
и зарядки, нетрудно установить, что они тождественны, но
только реакция в каждом из них протекает в различных напра-
влениях. Такая химическая реакция носит название обратимой,
а поэтому весь химический процесс, происходящий в аккуму-
ляторе, мы можем записать следующим образом:

Разрядка

+ — +

РЬО2 + 2H2SO4 + Pb4TZ±PbSO4 4- 2Н2О 4- PbSO4

Зарядка

В итоге рассмотрения химических реакций, происходящих
в аккумуляторе, нетрудно притти к следующим двум весьма
существенным выводам.

1. Количество преобразуемой электрической энергии в хими-
ческую и наоборот зависит от количества' активной массы (пере'
118
кисИ свинца и губчатого свинца), образовавшейся на пла-
стинах.

Поэтому с целью увеличить работоспособность аккумуля-
тора, или, точнее, его емкость, стремятся по возможности уве-
личить количество активной массы, находящейся на пластинах
и участвующей в химической реакции. Для этого при изгото-
влении аккумулятора его решетки заполняют специальной
пастой, которая при первой же зарядке переходит в перекись
свинца и губчатый свинец, образуя в достаточном количестве
так называемую активную массу. Одновременно для увеличения
емкости увеличивают число пластин, соединенных параллельно
в одном аккумуляторе.

Кроме того, в процессе эксплоатации готового аккумулятора
или батареи важно сохранить имеющуюся на пластинах актив-
ную массу, предотвратив ее выкрашивание или переход в нераз-
ложимое состояние, для чего необходимо неуклонно соблюдать
правила ухода и хранения.

2. Удельный вес электролита не остается в течение работы
аккумулятора постоянным, изменяется. Так, по мере раз-
рядки аккумулятора, когда серная кислота электролита рас-
падается и отдает кислотный остаток на образование сернокис-
лого свинца на пластинах, а одновременно у положительной
пластины в электролит выделяется вода, — удельный вес элек-
тролита уменьшается. При зарядке же аккумулятора
кислород воды расходуется на образование перекиси свинца
на положительной пластине, а кислотный остаток сернокислого
свинца обеих пластин идет на образование серной кислоты, вы-
деляющейся в электролит, отчего удельный вес электролита
увеличивается.

Изменением удельного веса1 электролита пользуются для
определения состояния аккумулятора (или батареи), устана-
вливая, заряжен он или разряжен и в какой степени.

5. НАПРЯЖЕНИЕ АККУМУЛЯТОРА

Напряжение отдельного аккумулятора считается в среднем
равным 2 в. Эта величина не остается постоянной в процессе
работы аккумулятора, а изменяется в зависимости от силы за-
рядного или разрядного тока, а также от степени зарядки или
разрядки аккумулятора.

Как видно из кривой Ui (рис. 70), напряжение заряжен-
ного аккумулятора в начале разрядки равно 2,1 в, а за-
тем по мере разрядки быстро понижается до 2,0 в и дальше
в течение длительного промежутка времени держится почти
постоянным, лишь слегка понижаясь. По мере приближения раз-

1 В дальнейшем удельный вес будет именоваться плотностью электро-
лита, так как такое название является общепринятым в практике эксплоата-
ции аккумуляторов.
рядки к концу напряжение начинает понижаться быстрее и до-
стигает 1,75 в (точка а). Если в это время разрядку не прекра-
тить, напряжение начнет быстро падать.

Заряд j
с
ь Разряд У, \ X X X

) *

О 5 Ю 15 ZQ 25

Часы

Рис. 70. Кривые изменения напряжения при зарядке и разрядке

Разрядка до более низкого напряжения практически никогда
не производится по следующим причинам: во-первых, это неце-
лесообразно, так как потребители не могут нормально работать
при пониженном напряжении (например, лампочки будут гореть
очень тускло), а во-вторых, такая разрядка аккумулятора
опасна для него, так как в случае несвоевременной зарядки она
может привести к сульфатации пластин, уменьшающей емкость
аккумулятора и разрушающей пластины. Поэтому разрядка
стартерной аккумуляторной батареи считается законченной
тогда, когда напряжение какого-либо ее аккумулятора снизится
до 1,75 в.

При зарядке, как видно из кривой напряжение акку-
мулятора сначала быстро возрастает до 2,2 в, а затем в тече-
ние значительного промежутка времени медленно поднимается
до 2,3 в и к концу зарядки снова быстро повышается до
2,5—2,7 в (точка б). После этого напряжение перестает возра-
стать и остается постоянным.

Если после окончания зарядки аккумулятора отключить
источник электрической энергии, то можно заметить, что напря-
жение сразу же упадет с 2,7 в сначала до 2,5, а затем и до
2,1 в. Напряжение 2,1 в и нужно считать начальным при раз-
рядке аккумулятора\ > '

Для контроля за напряжением аккумулятора и аккумулятор-
ных батарей применяются вольтметры. Так как изменение на-

1 Величины напряжения даны для нормальной температуры электролита
(15—30°). В случае понижения температуры электролита напряжение при за-
рядке вследствие повышения внутреннего сопротивления аккумулятора
и вязкости электролита несколько повышается, а при, разрядке понижается.
пряжения аккумулятора от состояния полностью заряженного до
разряженного невелико, вольтметр должен обладать достаточ-
ной точностью.

Необходимо иметь в виду, что определение степени зарядки
аккумулятора или батареи путем измерения напряжения даже
точным вольтметром возможно только в том случае, если одно-
временно батарею разряжать определенным током, соответствую-
щим данному типу батареи, т. е. под нагрузкой.

Если же вольтметр присоединить на зажимы разомкнутого
аккумулятора или батареи (без нагрузки), то он измерит не на-
пряжение, а э. д. с., величина которой изменяется только с изме-
нением плотности электролита и почти не изменяется от степени

зарядки. Фактически вольтметром в этом случае измеряется на-
пряжение при ничтожно малой нагрузке, кото-
рое приближенно может быть принято равным
величине э. д. с.

Так как пределы изменения плотности элек-
тролита в стартерных аккумуляторах тоже не-
велики, то, следовательно, э. д. с. заряженного
и разряженного аккумуляторов будут мало
отличаться одна от другой, затрудняя и оцен-

ку состояния батареи.
Кроме этого, всякая не-
точность, допущенная
в плотности электроли-
та, безусловно отразит-
ся на результатах из-
мерения э. д. с. и тем
самым повлияет на
правильность определе-
ния состояния батареи.
Поэтому оценивать сте-
пень зарядки аккуму-
лятора или батареи
только по показаниям
вольтметра, присоеди-
. ненного к зажимам ак-
кумулятора или бата-
реи без нагрузки их,
не следует, так как это
приводит к грубым
ошибкам.

Рис. 71. Нагрузочная вилка и

пользование ею

при определении степени зарядки батареи:
— металлическая ножка; 2 — ручка; 3 — сопротивле-
ние (спираль); 4 — вольтметр

Для определения степени зарядки батареи по напряжению
(под нагрузкой) сконструирован специальный прибор, называе-
мый нагрузочной вилкой.

Нагрузочная вилка (рис. 71) состоит из двух металлических
ножек 1, укрепленных на эбонитовой ручке 2, причем обе
ножки соединены между собой металлической спиралью 3,
обладающей сопротивлением около 0,015 ом. К ножкам
вилки параллельно сопротивлению (спирали) присоединен вольт-
метр 4. Расстояние между концами ножек нагрузочной вилки со-
ответствует расстоянию между положительным и отрица-
тельным полюсами одного аккумулятора стартерной батареи.
Если вилкой замкнуть полюсы аккумулятора, то по сопро-
тивлению 3 пройдет ток около 100 а, и вольтметр, вклю-
ченный параллельно сопротивлению, покажет напряжение акку-
мулятора под нагрузкой.

Практически нагрузочной вилкой пользуются следующим об-
разом.

Взяв вилку за ручку и держа ее в вертикальном положении,
плотно присоединяют ножками к зажимам отдельного аккумуля-
тора батареи на промежуток времени в 5 секунд, наблюдая в то
же время за показаниями вольтметра. При вполне заряженном
и к тому же исправном аккумуляторе показания вольтметра
должны быть не меньше 1,8 в и в течение всего промежутка
времени испытания (5 секунд) оставаться неизменными. Если
же окажется, что в момент включения напряжение будет
1,7 в и в процессе испытания будет понижаться, то это
укажет на то, что испытуемый аккумулятор разряжен или неис-
правен.

Таким способом проверяются все аккумуляторы стартерной
батареи, причем разница напряжений отдельных аккумуляторов
не должна превышать 0,1 в. Приведенные цифры следует счи-
тать ориентировочными. Точные цифры зависят от типа приме-
няемой нагрузочной вилки и даются в прилагаемой к ней ин-
струкции.

При пользовании нагрузочной вилкой необходимо помнить,
что потребляемый ею ток значителен, а поэтому злоупотреблять
частыми испытаниями не следует.

6. ПЛОТНОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТА

Удельный вес, или плотность электролита, изменяется в пря-
мой зависимости от степени зарядки аккумулятора. Так, макси-
мальная плотность электролита бывает у заряженного аккуму-
лятора и уменьшается по мере его разрядки.

Для измерения плотности электролита служит ареометр
(рис. 72). О плотности электролита судят по погружению арео-
метра.

Для мест с умеренным климатом зимою плотность электро-
лита аккумуляторов заряженной стартерной батареи должна со-
ставлять 1,290. Батарея считается полностью разряженной, если
плотность электролита в каком-либо ее аккумуляторе
достигла 1,160.

Пределы плотности электролита для стартерных батарей, ра-
ботающих в других климатических условиях, приведены
в табл. 9.
Плотность электролита в стартерных батареях в зависимости
от климатических условий и времени года1

Климатические условия Состояние батареи
зимой летом
заряжена разряжена заряжена разряжена
Для мест с суровым климатом (крайние северные районы СССР с морозами свыше 40°) .... 1,310 1,190 1,270 1,140
Для мест с умеренным климатрм (центральные и подавляющее большинство северных районов СССР с морозами до 40°) . . 1,290 1,160 1,270 1^140
Для мест с жарким климатом (юж- ные районы СССР) 1,270 1,140 1,240 1,100

Повышенная плотность электролита в зимних условиях необходима для
предохранения электролита от замерзания и связанной с ним порчи аккумуля-
торной батареи. На основании опытных данны\ установлено, что электролит
плотностью 1,290 замерзает при температуре —/4°, в то время как электролит
плотностью 1,160 замерзает уже при температуре —16°. Изменение плотности
электролита при изменении температурных условий должно производиться
только в конце зарядки и обязательно при включенном зарядном токе (см.
«Первая зарядка»).

1 Приведенные цифры соответствуют плотности электролита при темпе-
ратуре 15°. Температурная шкала всюду по Цельсию.
Для удобного и быстрого измерения плотности электролита
применяют приборы, называемые кислотомерами. Кислотомер
(рис. 73) представляет собой стеклянную трубку /, на верхний
конец которой надета резиновая груша 2. Нижний конец кисло-
томера закрыт резиновой пробкой 3 с узенькой трубочкой 4.
Внутри стеклянной трубки помещен ареометр 5, который имеет
на утолщенной своей части небольшие стеклянные сосочки для
предохранения его от прилипания к стенкам.

При измерении плотности электролита узенькую трубочку
кислотомера погружают в электролит через отверстие в крышке
аккумулятора и, пользуясь грушей, засасывают электролит в ки-
слотомер. Ареометр при этом всплывает, и по его показаниям
определяют плотность.

Плотность электролита в аккумуляторных батареях нахо-
дится в прямой зависимости от того, какое количество активной
массы пластин перешло в сернокислый свинец, и наоборот. Сле-

довательно, по плот-

Рис. 73. Определение степени зарядки батареи
при помощи кислотомера:

1 — стеклянная трубка; 2 — резиновая груша; 3 — резиновая
пробка; 4 — трубочка; 5 — ареометр

ности электролита,
можно более точно
судить о степени за-
рядки батареи, чем
при испытании на-
грузочной вилкой.

Кроме того, из-
мерив плотность
электролита и поль-
зуясь кривыми
(рис. 74), можно
установить степень
разрядки батареи.

Пример 1. Плотность
электролита, измеренная
у аккумуляторной бата-
реи, работающей на ма-
шине зимой в местах с
умеренным климатом, ока:
залась равной 1,190. Не-
обходимо определить, ни-
сколько заряжена бата-
рея.

Решение. Зная
плотность электролита и
условия, в которых рабо-
тает батарея (умеренный
климат, зимой), пользуясь
кривой 77 (рис. 74), опре-
деляем, что плотности
электролита 1,190 соот-
ветствует степень разряд-
ки батареи па 76%.

Для правильного определения степени зарядки аккумулятор-
ной батареи по плотности электролита нужно быть уверенным
в том, что в конце зарядки плотность электролита была дове-
дена именно до той величины, на которую рассчитывают, кроме
того, в том, что плотность электролита не подвергалась никаким
изменениям путем, например, неправильного или несвоевремен-
ного доливания воды или электролита. В противном случае
результаты измерений, будут неточные.

И Влияние температуры на плотность электролита. Большое зна-
чение для правильного определения степени зарядки аккумуля-
торной батареи имеет температура электролита, влияющая на его
плотность.

-Рис. 74. Зависимость степени разрядки батареи от плотности электролита

Приведенные в табл. 9 и на кривых рис. 74 цифры плотно-
сти электролита заряженной и разряженной батареи справед-
ливы при температуре электролита, равной 15°. Практикой уста-
новлено, что с повышением температуры плотность
электролита уменьшается, а с понижением, наоборот,
увеличивается: Так как стартерной батарее приходится ра-
ботать в местах с температурой окружающего воздуха, зна-
чительно отличающейся в обе стороны от нормальной, то
в этих случаях, естественно, и температура электролита будет
иметь известные колебания. Поэтому, чтобы получить действи-
тельное представление о плотности электролита, его приводят
к температуре 15°. Для этого при температуре электролита выше
45° необходимо п р и б а в л я т ь к показаниям ареометра 0,0008
на каждый градус превышения температуры, а при температуре
ниже 15°, наоборот, отнимать от показаний ареометра 0,0008
на каждый градус понижения температуры.

Рассмотрим несколько примеров приведения плотности элек-
тролита.

Пример 1. При температуре электролита 25° показания ареометра со-
ставляют 1,282. Требуется определить нормальную плотность.

Так как в данном случае действительная температура электролита отли-
чается от нормальной на 10° (415° и +25°), а на каждый градус изменения
температуры плотность меняется на 0,0008, то поправка будет составлять
0,0008-10 = 0,008. При повышении температуры плотность уменьшается; сле-
довательно, вычисленную поправку необходимо прибавить к показанию арео-
метра. Плотность электролита при 15° будет составлять 1,282 -)- 0,008 = 1,290.

Пример 2. Плотность электролита в батарее при температуре —30° со-
ставляет 1,251. Необходимо узнать нормальную плотность.

Так как в данном случае действительная температура отличается от нор-
мальной на 45° (+15° и —30°), а на каждый градус изменения температуры
плотность меняется на 0,0008, то поправка будет составлять 0,0008 • 45 = 0,036,
и ее нужно отнять от показания ареометра. Следовательно, плотность электро-
лита при 15° будет составлять 1,251 —0,036 — 1,215.

Пример 3. Определить, насколько разряжена аккумуляторная батарея, если
плотность электролита оказалась равной 1,124. Известно, что батарея рабо-
тает летом в местах с жарким климатом и температура электролита в момент
измерения плотности была равна 35°.

Прежде всего необходимо привести плотность электролита при темпера-
туре 35° к температуре 15°. Так как в данном случае температура электро-
лита отличается от нормальной на 20° (35— 15°), то поправка будет составлять
0,0008-20 = 0,016, и ее необходимо прибавить к показаниям ареометра. Сле-
довательно, плотность электролита при 15° будет равна 1,124 4-0,016= 1,140.
По кривой IV рис. 74 устанавливаем, что при этой плотности аккумуляторная
батарея разряжена на 72%.

•

Из приведенных примеров следует, что при измерении плот-
ности электролита всегда необходимо измерять его температуру
и результат измерения приводить к температуре 15°. В дальней-
шем, за исключением особо оговоренных случаев, плотность
электролита будет даваться при температуре 15°.

7. ЕМКОСТЬ АККУМУЛЯТОРА

Наиболее важной величиной, характеризующей работоспособ-
ность стартерного аккумулятора (батареи), является его
емкость.

Емкостью аккумулятора называется то количество электриче-
ства, которое можно получить от полностью заряженного акку-
мулятора при его разрядке до допустимого предела.

Единицей для измерения емкости служит ампер-час (а-ч).

Так как количество электричества, превращаемого в химиче-
скую энергию, пропорционально количеству активной массы,
принимающей участие в химической реакции, то емкость акку-
мулятора будет тем большей, чем большее количество активной
массы несут на себе решетки пластин аккумулятдра.
8. ТИПЫ СТАРТЕРНЫХ БАТАРЕЙ

Стартерные аккумуляторные батареи делятся на соответ-
ствующие типы в зависимости от напряжения, емкости и мате-
риала бачков.

В табл. 10 приводятся наиболее распространенные типы стар-
терных батарей, изготовляемых отечественными аккумулятор-
ными заводами.

Обозначение типов батарей отечественного производства расшифровывается
следующим образом. Первая цифра (3 или 6) указывает на число аккумуля-
торов в батарее. Так как аккумуляторы соединены между собой последова-
тельно, то, умножив число аккумуляторов на напряжение одного аккумуля-
тора (в среднем 2 в), можно определить и напряжение всей батареи.

Буквы СТ указывают, что батарея — стартерного типа, т. е. от нее в ко-
роткий промежуток времени можно получить большой разрядный ток, не-
обходимый для заводки двига-
теля при помощи стартера. Бук-
ва Э дает представление о мате-
риале бачков (эбонит). Если
этой буквы нет, материалом
служит пластмасса.

И, наконец, последнее
число указывает емкость всей
батареи в ампер-часах. В част-
ности, обозначение 6-СТЭ-144
может быть расшифровано как
батарея, состоящая из шести
аккумуляторов стартерного типа
с эбонитовыми бачками ем-
костью 144 а-ч.

Если в батарее .приме-
нены не деревянные сепа-

раторы, а ИЗ другого ма- рис> Аккумуляторная батарея З-СТ-112
териала, то после цифры,
указывающей емкость, ставится начальная буква материала се-
паратора: «с» — стекловойлок, «м» — мипор. С сепараторами
из мипора выпускаются только сухозаряженные батареи, по-
этому буква «м» дает возможность отличить эти батареи от
сухоразряженных.

На рис. 66 показан внешний вид аккумуляторной батареи
З-СТ-80. Аккумуляторы этой батареи установлены в общий мо-
ноблок из пластмассы или эбонита, разделенный внутри пере-
городками на три отдельных сосуда.

Внешний вид батареи З-СТ-112 показан на рис. 75.
Батарея З-СТ-112, так же как и предыдущая, имеет
эбонитовый или пластмассовый моноблок, снабженный
ручками для переноски. Помимо моноблока, аккумуляторные
батареи З-СТ-112 могут выполняться в деревянном ящике, при-
чем в этом случае бачки отдельных аккумуляторов делаются
из эбонита.

На рис. 76 и 77 показан внешний вид батарей 6-СТЭ-128
и 6-СТЭ-140м. Аккумуляторы обеих батарей имеют эбонитовые
бачки, установленные в общем деревянном ящике.
Типы стартерных аккумуляторных батарей

Тип аккумуляторной батареи Количество ак- кумуляторов в батарее Напряжение ба- тареи в в Емкость батареи в а-ч Материал сосудов Марка машины, на которой уста- новлена батарея
З-СТ-80 3 6 80 Пластмасса (моно- блок) ГАЗ-А ГАЗ-АА
З-СТЭ-80 3 6 80 Эбонит(моноблок)
З-СТ-100 3 6 100 Пластмасса (моно- блок) М-1
З-СТЭ-100 3 6 100 Эбонит (моноблок)’
З-СТ-112 3 6 112 Пластмасса (моно< блок)
З-СТЭ-112 3 6 112 Эбонит (отдельные бачки установ- лены в общий деревянный ящик) ЗИС-5
З-СТЭМ-112 3 6 112 Эбонит(моноблок) ЗИС-101
З-СТ-128 3 6 128 Пластмасса (моно- блок)
З-СТЭ-128 3 6 128 Эбонит(моноблок) Тракторы
З-СТ-142 3 6 142 Пластмасса (моно- блок)
З-СТЭА-150 3 6 150 Эбонит(моноблок) ЗИС-110
6-СТЭА-50 6 12 50 Эбонит(моноблок) ГАЗ М-20 „Победа"
б-СТЭ-128 6 12 128 Эбонит(отдельные бачки, установ- лены в общий ящик) Тяжелые автобусы и трол- лейбусы
6-СТЭ-140 6 12 140 То же
6 СТЭ-140м 6 12 140 То же (батарея су- хоза ряженная)
6-СТЭ-144 6 12 144 Т о же
Рис. 76. Аккумуляторная батарея 6-СТЭ-128

Рис. 77. Аккумуляторная батарея
‘ 6-СТЭ-140м (сухозаряженная)

9. ПРИЧИНЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЕМКОСТЬ СТАРТЕРНЫХ
БАТАРЕЙ

Емкость стартерной аккумуляторной батареи определяет ее
работоспособность. Чем больше емкость батареи, тем больший
промежуток времени она может работать на машине без за-,
рядки, а при пользовании стартером — обеспечивать для послед-
него большой разрядный ток.
Вместе с тем емкость любой, в том числе и стартерной, ба-
тареи не есть величина строго постоянная и может изменяться
от ряда причин, на рассмотрении которых мы остановимся.

Влияние величины разрядного тока на емкость. Известно, что
емкость батареи зависит от количества активной массы на пла-
стинах. Эта емкость, указываемая заводом в характеристике
батареи и приведенная в табл. 10, носит название гарантиро-
ванной емкости, т. е. емкости, которую можно получить
от батареи при разрядке ее током, соответствующим 20-часовому
разрядному режиму.

Значение тока, соответствующего 20-часовому разрядному режиму, может
быть получено от деления гарантированной емкости батареи на 20. Так, напри-
мер, от аккумуляторной батареи 6-СТЭ-144 можно получить гарантирован-'
ную заводом емкость 144 а-ч, если ее разрядка будет производиться током,'
не превышающим

Если при работе батареи разрядный ток будет больше тока
20-часового разрядного режима (что в практике бывает очень
часто), то емкость в а-ч в пределах допустимой разрядки будет
меньше емкости, гарантированной заводом, несмотря на то что
состояние активной массы пластин хорошее и предварительная
зарядка батареи произведена правильно.

Картину уменьшения гарантированной емкости для стартер-
ных батарей с увеличением разрядного тока дает табл. 11.

Таблица 11

Влияние величины разрядного тока на емкость стартерных
аккумуляторных батарей

Продолжитель- ность разряд- ки в часах 3-CT-80 З-СТ-112 6-СТЭ-128 6-СТЭ-144 Конечное (пре- . дельное) напряже- ние аккумулятора при включенной нагрузке
I разрядный | ток в а О ? S а разрядный ток в а а © а» « $ а разрядный ток в а емкость в а-ч разрядный ток в а ОАКОСТЪ в а-ч
20 4,0 80,0 5,6 112,0 6,4 128,0 72 144,0 1,75
10 7,25 72,5 9,8 98,0 10,6 106,0 12,6 126,0 1,70 ’
3 18,0 54,0 25,2 75,6 28,8 86,4 32,4 97,2 1,65
1 39,5 39,5 55,3 55,3 63,0 63,0 71,1 71,1 1,60
0,5 67,0 33,5 98,0 46,5 106,0 53,0 119,0 59,5 1,55
0,12 200,0 16,6 280,0 26,0 360,0 30,0. 400,0 33,3 1,50

Как видно из табл. И, емкость, например, батареи 6-СТЭ-144
уменьшается с 144 а-ч при разрядке ее током 7,2 а до 33,3 а-ч,
если батарею разряжать током 400 а. \
•Уменьшение емкости батареи при увеличении разрядного тока
объясняется следующим образом.

При разрядке батареи током, не превышающим тока 20-часо-
вого режима, химическая реакция протекает сравнительно мед-
ленно, а поэтому участие в ней принимает активная масса не
только на поверхности, но и в глубине пластин, так как доступ
кислоты по порам в толщу пластин ничем не затруднен. При
этом использование активной массы будет полное, а емкость —
наибольшей.

JB тех же случаях, когда разрядка производится большими
токами, химические реакции протекают весьма бурно. Поэтому
образующийся на поверхностном слое пластин сульфат (PbSO4),
который к тому же имеет больший объем, чем активная масса,
из которой он образовался, закрывает поры активной массы и до-
ступ кислоты к активной массе, находящейся в глубине пла-
стин, становится недостаточным.

Вследствие этого напряжение батареи понижается в такой
степени, что дальнейшее продолжение разрядки оказывается
практически нецелесообразным. Таким образом, при большом
разрядном • токе в химическую реакцию вступает главным обра-
зом поверхностный слой активной массы пластин, доступ
кислоты к которому ничем не ограничен.

Влияние температуры электролита на емкость. Кроме боль-
шого разрядного тока, на изменение емкости совершенно исправ-
ной батареи в значительной степени оказывает влияние темпера-
тура электролита. Установлено, что при изменении температуры
электролита на 1° емкость батареи изменяется примерно на 1%.
При увеличении температуры емкость увеличивается, а при
уменьшении уменьшается. Исходной температурой следует счи-
тать 30э

Причиной изменения емкости в этом случае является измене-
ние вязкости электролита. При понижении температуры вязкость
электролита возрастает и препятствует его свободному прони-
канию в толщу пластин, вследствие чего доступ кислоты
к активной массе в толще пластин затрудняется. Наоборот, при
повышении температуры вязкость электролита становится
меньше и он легче проникает в поры пластин.

Таким образом, даже при исправной аккумуляторной бата-
рее в силу указанных выше причин емкость батареи, а следова-
тельно, и количество отдаваемой ею электроэнергии умень-
шается. Однако емкость снова достигает величины, гарантиро-
ванной заводом, если батарею разряжать небольшим током или
при температуре, близкой к нормальной.

Понижение емкости в результате неправильной эксплоатации.
Понижение гарантированной емкости батареи может быть вы-
звано также неправильной эксплоатацией, причем в этом случае

1 Изменение емкости на 1% справедливо только при температуре, близ^
кой к 30°. При 'значительных отклонениях от этой температуры изменение
емкости может доходить до 3% на 1°.
восстановить емкость или вообще не удается, или ее восста-
новление связано с капитальным ремонтом батареи.

К причинам, вызывающим указанное понижение емкости,
нужно отнести прежде всего сульфатацию пластин (см. раз-
дел 11), при которой часть сернокислого свинца, образовавше-
гося при разрядке из активной массы, переходит в крупнокри-
сталлический сернокислый свинец, не поддающийся при зарядке
разложению. Кроме того, понижение емкости происходит вслед-
ствие выкрашивания активной массы, которое происходит в ре-
зультате коротких замыканий, резких ударов и т. д.

10. САМОРАЗРЯД СТАРТЕРНЫХ БАТАРЕЙ

Если заряженную и вполне исправную стартерную батарею
оставить на некоторое время в спокойном состоянии при разомк-
нутой внешней цепи, то окажется, что батарея непрерывно раз-
ряжается и через 100—180. дней может стать полностью разря-
женной.

Это явление носит название саморазряда аккумулятор-
ной батареи.

В практике известен нормальный (допускаемый техническими
нормами) и повышенный саморазряд.

Основными причинами, вызывающими нормальный са-
моразряд, являются:

1. Примеси посторонних веществ, имеющихся в материалах,
из которых изготовлен аккумулятор.

2. Утечка электрического тока по тонкой пленке электролита,
покрывающей внутренние стенки бачка и крышки аккумулятора.

.3. «Уравнительные» токи, появляющиеся в аккумуляторах
батареи, находящейся в покое. Возникают они потому, что сер-
ная кислота электролита как более тяжелая опускается посте-
пенно на дно бачка, в результате чего нижняя часть пластин
будет соприкасаться с электролитом большей плотности, чем
верхняя. Благодаря разной плотности электролита различные по
высоте точки пластин будут иметь различные э. д. с., которые
и вызовут появление разрядных токов.

Величина нормального саморазряда для новых стартерных
батарей колеблется в пределах 1—0,5% в сутки.

Гораздо большую опасность представляет повышенный
саморазряд, зависящий исключительно от условий эксплоа-
тации батареи.

Основной причиной, вызывающей повышенный саморазряд,
является загрязнение электролита посторонними веществами
вследствие применения загрязненной (не химически чистой)
серной кислоты, водопроводной или. речной воды вместо де-
стиллированной, а также попадание в электролит окислов
меди с зажимов и т. д. При этом попавшие в электролит,
а следовательно, и на пластины различные металлы или их соли,
образуют на пластинах аккумулятора местные «паразй^
132
ные» элементы, непре-
рывно разряжающие
аккумуляторную бата-
рею.

Второй не менее су-
щественной причиной
повышенного самораз-
ряда является электро-
лит, пролитый на по-
верхность изоляцион-
ной мастики. Проли-
тый электролит запол-
няет мелкие шерохова-
тости и трещинки на
изоляционной мастике,
пропитывает деревян-
ный ящик батареи и,
являясь хорошим про-
водником, создает боль-
шое количество токо-
проводящих участков,
вызывающих повышен-
ный саморазряд не

Рис. 78. Определение утечки тока по
поверхности аккумуляторной батареи

только отдельных ак-

кумуляторов, но и всей батареи. Утечку тока по таким по-
верхностям легко обнаружить при помощи чувствительного
переносного вольтметра (рис. 78). Если нормальный самораз-
ряд батарей не превышает обычно 0,5%, то повышенный само-
разряд может, как показали опыты, довести общий саморазряд
до 5% в сутки.

11. СУЛЬФАТАЦИЯ
/

При разрядке аккумулятора (батареи) перекись свинца поло-
жительной пластины и губчатый свинец отрицательной посте-
пенно переходят в сернокислый свинец, называемый сульфа-
том. Так как практически аккумуляторные батареи никогда не
разряжаются до нуля, а лишь до определенной величины, соот-
ветствующей напряжению 1,7 в на аккумулятор (при токе 10-ча-
сового разрядного режима) и плотности электролита 1,160 (или
ей соответствующей при работе батареи в других климатических
условиях), то активная масса обеих пластин не полностью перей-
дет в сернокислый свинец. Иначе говоря, на каждой пластине
образуется сернокислый свинец, который в виде мелких кри-
сталликов равномерно^ распределяется между частичками остав-
шейся активной массы. Если такую аккумуляторную батарею
поставить на зарядку, то под действием электрического тока
сернокислый свинец полностью перейдет в основные соединения,
Т- е. в перекись свинца на положительной пластине и в губчатый
свинец на отрицательной. Одновременно в электролит выделяется
серная кислота.

Таким образом, образование сернокислого свинца (сульфата}
как на поверхности, так и в толще пластин является естествен-
ной частью химических процессов, происходящих при разрядке.
При этом благодаря мелкокристаллической структуре сернокис-
лого свинца при последующей зарядке он легко переводится
в перекись свинца и губчатый свинец, и работа аккумуляторной
батареи протекает нормально.

Однако картина резко изменится, если в силу тех или иных
причин мелкокристаллический сернокислый свинец перейдет;
в крупнокристаллический. Это может произойти, например, если*
разряженную аккумуляторную батарею оставить на несколько'
дней без зарядки. Дело в том, что растворимость сернокислого
свинца сильно зависит от температуры электролита: при повы-
шении температуры окружающего воздуха, а следовательно, ®
электролита количество растворенных кристалликов будет уве-<
личиваться; при понижении же температуры электролита, на-1'
оборот, растворившийся сернокислый свинец будет выпадать на
пластинах в виде кристаллов, образующих постепенно слой
крупнокристаллического сульфата.

Описанное явление, т. е. перекристаллизация мелких части-
чек сернокислого свинца в более крупные, и носит название
сульфатации пластин.

При зарядке такой аккумуляторной батареи окажется, что
крупнокристаллический сернокислый свинец очень трудно пере-
водится в перекись, свинца и губчатый свинец, из которых он
образовался, а иногда, при очень сильной сульфатации, это
вообще невозможно.

Практически это означает, что в заряженной батарее на
пластинах наряду с перекисью свинца и губчатым свинцом будет
находиться какое-то количество крупнокристаллического
сернокислого свинца, не принимающего участия в химической
реакции.

Так как крупнокристаллический сернокислый свинец обра-
зуется из активной массы пластин, то очевидно, что количество
действующей активной массы на пластинах от этого умень-
шится, а следовательно, уменьшится и емкость аккумуляторной
батареи. Помимо этого, при сульфатации происходит расшире-
ние активной массы пластин, так как сернокислый свинец зани-
мает больший объем, чем активная масса, из которой он обра-
зовался. Возникающие при этом механические усилия при зна-
чительной сульфатации разрушают не только активную массу,
но нередко даже и свинцовые решетки пластин.

Практически сульфатация пластин происходит в результате:
1) систематической недозарядки аккумуляторной батареи; 2) по-
нижения уровня электролита ниже верхней кромки пластин, при
котором сульфатируются оголенные части пластин; 3) применения
более высокой плотности электролита, чем .это необходимо для
данных климатических условий (см. табл. 9); 4) систематиче-
ского оставления аккумуляторной батареи в разряженном со-
стоянии без зарядки; 5) разрядки батареи ниже допустимого пре-
дела; 6) чрезмерно большого саморазряда батареи.

Из сказанного следует, что сульфатация является весьма
серьезной болезнью стартерных батарей, приводящей к уменьше-
нию емкости и разрушению активной массы пластин. Поэтому
при эксплоатации все внимание должно быть обращено на со-
здание таких условий для работы батареи, при которых возни-
кновение сульфатации было бы исключено. Для этого должны не-
уклонно выполняться правила ухода за батареей (см. раздел 15).

Наличие сульфатации батареи может быть установлено по следующим
признакам: , *

1. Заряженная батарея очень быстро разряжается. Стартер, включенный
на полностью заряженную аккумуляторную батарею, плохо «тянет» или вовсе
не проворачивает коленчатый вал двигателя, несмотря на то, что самый стар-
тер и вся проводка к нему находятся в полной исправности. Происходит это
вследствие уменьшения емкости и увеличения внутреннего сопротивления ба-
тареи, так как сульфат обладает большим сопротивлением, чем активная
масса. v

2. Ненормально высокое напряжение в начале зарядки, доходящее до
2,5 в, которое в процессе зарядки повышается лишь на ’незначительную ве-
личину. '

3. Плотность электролита в процессе зарядки или совсем не повышается
или повышается очень мало. При этом очень рано наступает газовыделение.
Объясняется это тем, что зарядный ток не в состоянии перевести крупно-
кристаллический сульфат в полезную активную массу и затрачивается на
разложение воды.

4. Ненормальный цвет пластин. По этому признаку наличие сульфатации
может быть установлено только в том случае, если пластины извлечены из
бачков. Так, признаком сульфатации отрицательной пластины будут служить
белые пятна или сплошной белый налет, покрывающий пластину, а поверхность
ее при пробе наощупь имеет песочное строение. На положительной пластине
активная масса в местах, пораженных сульфатацией, из темнокоричневого
цвета перейдет в светлокоричневый, а при очень сильной сульфатации воз-
можно образование белой корки.

12. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА

Необходимость в приготовлении электролита может встре-
титься как при заливке новой аккумуляторной батареи, впервые
подготовляемой к зарядке, так и в случае доливки отдельных
аккумуляторов батареи, если по каким-либо причинам электро-
лит из них был пролит.

Электролит приготовляется из воды и серной кислоты.
Должна применяться только аккумуляторная серная кислота
(удельный вес 1,83—1Д4)1. Применение желтой по цвету или
черной серной кислоты совершенно недопустимо, так как нахо-
дящиеся в такой кислоте вредные примеси (хлор, мышьяк, же-
лезо, азотистые вещества и т. п.) могут быстро привести к раз-
рушению пластин батареи. Для приготовления электролита нужно
брать только дестиЛлированную воду, заменяя ее в случае отсут-

1 Серная кислота аккумуляторная, ОСТ 667—41.
ствйя дождевой (снеговой) водой, но ни в коем случае нельзя
брать воду из водопровода или колодца.

Электролит приготовляется следующим образом.

В стеклянный или фарфоровый сосуд наливается необходи-
мое количество дестиллированной воды; затем в нее вливается
тонкой струйкой серная кислота; при этом смесь необходим#
все время перемешивать стеклянной палочкой. Нельзя вливатй*
в серную кислоту воду, так как серная кислота в этом случай
может брызнуть в лицо и причинить ожоги.

В процессе подливания в воду серной кислоты в сосуд опу-
скается ареометр, и, как только он покажет необходимую плот-!
ность электролита, вливание серной кислоты прекращается.

При смешивании серной кислоты с водой выделяется боль-
шое количество тепла, поэтому электролиту дают остыть на-
столько, чтобы температура его не превышала 25—30°, при ко-
торой еще раз проверяют плотность ареометром.

Для ориентировки отметим, что для приготовления электро-
лита плотностью 1,120 на литр дестиллированной воды нужно
взять 289 г (157 см3) серной кислоты.

13. ЗАРЯДКА СТАРТЕРНЫХ БАТАРЕЙ НА ЗАРЯДНОЙ СТАНЦИИ

Зарядка стартерных батарей на зарядной станции произво-
дится в случае приведения в рабочее состояние новых батарей,
полученных со склада и еще не бывших в эксплоатации. Кроме
того, на зарядной станции производится обычная зарядка бата-
рей, бывших в эксплоатации.

Приведение в рабочее состояние сухоразряженных батарей.
Приведение батареи в рабочее состояние складывается из за-
полнения ее аккумуляторов электролитом и проведения 2—3 за-
рядно-разрядных циклов. Правильное приведение батареи в ра-
бочее состояние имеет решающее значение для полноценной
и длительной работы батареи. Поэтому соблюдение приводимых
ниже правил обязательно.

Перед зарядкой аккумуляторной батареи ее аккумуляторы
должны быть прежде всего заполнены электролитом.

Для сухоразряженных аккумуляторных батарей отечествен-
ного производства, выпускаемых с полностью разряженными
пластинами, плотность электролита должна быть 1,420, а для
батарей с частично разряженными* пластинами— 1,280 !.

Приготовленный электролит должен быть охлажден до темпе-
ратуры, не превышающей 25—30°, после чего он осторожно,
деерез стеклянную или, фарфоровую воронку заливается в акку-
муляторы батареи.

По окончании заливки дают батарее постоять 4—6 часов,
чтобы электролит впитался в пластины, и проверяют его уровень.

1 Плотность заливаемого электролита может изменяться, если завод-изго-
товитель изменил рецептуру активной массы пластин. Поэтому в каждо^
случае необходимо ознакомиться с заводской инструкцией.
Уровень электролита должен быть на 12—15 мм выше верх-
ней кромки пластин. У батарей, имеющих над пластинами пред-
охранительный щиток, уровень электролита должен быть выше
щитка на 5—7 мм.

Если уровень электролита в большинстве аккумуляторов ба-
тареи окажется ниже указанных пределов, необходимо долить
электролит прежней плотности. Если же понижение уровня бу-
дет наблюдаться только в отдельных аккумуляторах, они доли-
ваются дестиллированной водой. х

По окончании доливки положительный и отрицательный по-
люсы батареи присоединяются соответственно к положительному

Рис. 79. Схема включения аккумуляторных батарей
на зарядку

и отрицательному зажимам зарядного приспособления (рис. 79);
пробки из крышек вывертывают, и батарею включают на за-
рядку.

Зарядку новой батареи нужно начинать током, соответствую-
щим первой ступени режима первой зарядки, которая
в зависимости от типа заряжаемой батареи определяется по
табл. 12. Продолжать зарядку этим током следует до тех пор,
пока в электролите не будут замечены признаки газовыделения
(«кипения»), а напряжение на зажимах большинства аккумуля-
торов батареи не достигнет 2,4 в. Измерять йапряжение следует
при включенном зарядном токе. f

По достижении этого напряжения следует уменьшить заряд-
ный ток до второй ступени первой зарядки и продолжать
зарядку этим током до тех пор, пока не будут обнаружены при-
знаки окончания зарядки.
Признаки эти следующие:

1. Во всех банках наблюдается обильное газов ы де-
ление (кипение), указывающее на то, что химическая реакция

Таблица 12

Зарядный ток в зависимости от типа батареи и применяемого режима зарядки

Тип батареи Зарядный ток, а Разрядный ток при проведении контроль- нотренировочного цикла или после за- рядки новой батареи
режим первой зарядки • режим второй зарядки режим кон- трольно-трени- ровочного цикла
первая ступень вторая ступень । первая ! ступень вторая ступень первая ступень вторая ступень
З-СТЭА-65 4 2,0 8 4 4,0 2,0 5,0
З-СТ-80 | З-СТЭ-80 J 5 2,5 10 5 7,5 2,5 7,25
З-СТ-100 1 З-СТЭ-100 J б 3,0 12 .6 9,0 3,0 8,6
З-СТ-112 7 3,5 14 7 10,5 3,5 10,1
3-СТЭ112 1 З-СТЭхМ-112 J 7 3,5 14 7 10,5 3,5 10,1
З-СТ-128 1 З-СТЭ-128 J 8 4,0 16 8 12,0 4,0 и,о
З-СТ-142 9 4,5 18 9 13,5 4,5 12,3
З-СТЭА-150 10 5,0 20 10 10,0 5,0 12,5
6-СТЭА-50 3 1,5 б 3 3,0 1,5 4,0
б-СТЭ-123 8 4,0 16 8 12,0 4,0 11,0
б-СТЭ-140 10 5,0 20 10 14,0 5,0 12,6
6-СТЭ-144 9 4,5 18 9 13,5 4,5 12,6

в батарее закончилась и проходящий через батарею ток разла-
гает воду на водород и кислород, которые, выделяясь в виде
пузырьков газа, приводят электролит в состояние кипения.

2. Напряжение на зажимах каждого аккумулятора
достигло наибольшей величины и б о л ь ш е не повышается.
Наибольшая величина, до которой обычно поднимается напря-
жение (измеренное под током), составляет 2,7 в. Следовательно,
признаком окончания зарядки следует считать не абсолютную
величину напряжения (которая в отдельных случаях может быть
и ниже 2,7 в), а то обстоятельство, что напряжение, достигнув
этой величины, уже больше не повышается.
3. Плотность электролита достигла наибольшей ве-
личины и больше не повышается. Процесс зарядки заклю-
чается в разложении под действием зарядного тока сернокис-
лого свинца и переходе его в перекись свинца,^ губчатый сви-
нец с одновременным выделением в электролит серной кислоты,
отчего плотность электролита постепенно увеличивается. Когда
весь сернокислый свинец будет разложен и на пластинах будут
только перекись свинца и губчатый свинец, плотность электро-
лита перестанет повышаться, что и будет являться сигналом
окончания зарядки. 4

Когда все три признака будут налицо, батарее дают
перезарядку еще в течение 2 часов с целью лучшего определе-
ния наличия признаков, окончания зарядки. После этого выклю-
чают зарядный ток, закрывают отверстия банок пробками, Уда-
ляют следы электролита с крышек и поверхности изоляционной
мастики тряпочкой, смоченной в 10% растворе нашатырного
спирта, и вытирают батарею насухо. \

В процессе зарядки батареи следует измерять температуру
электролита и, если она поднимается выше 45°, зарядку надо
прекратить и дать электролиту остыть.

Нужно помнить, что активная масса новой аккумуляторной
батареи в зависимости от срока хранения может быть сильно
сульфатированной и окисленной, а поэтому продолжительность
первой зарядки колеблется обычно в пределах 35—75 часов.

Кроме того, гарантированная заводом емкость будет приобре-
тена батареей не сразу, а после двух-трех циклов, т. е. заря-
док и разрядок. Поэтому для достижения батаре'ей гарантиро-
ванной емкости после первой зарядки необходимо батарею раз-
рядить и затем зарядить снова.

Разрядку аккумуляторной батареи сразу же после первой
зарядки следует производить на проволочный реостат током,
приведенным в последней графе табл. 12 в зависимости от типа
батареи. Батарея считается разряженной, когда напряжение
одного из аккумуляторов батареи станет равным 1,7 в.

Вторая зарядка должна быть выполнена после, первой раз-
рядки возможно скорее, но не позднее чем через сутки. Она мо-
жет производиться уже током, соответствующим режиму второй
зарядки, приводимой в табл. 12.

Очень часто в конце второй зарядки батареи плотность элек-
тролита не достигает величины, которая доджна быть уста-
новлена для батареи в зависимости от климатических условий
(*см. табл. 9). В этом случае она создается искусственно, для
чего, не выключая батареи из зарядной цепи, резиновой грушей
отсасывают электролит почти до кромки пластин и затем доли-
вают до прежнего уровня дестиллированной воды или спе-
циально приготовленного электролита плотностью 1,385 (15°).
Так, например, при плотности электролита в аккумуляторах
выше нормальной (для данных климатических условий) до-
бавляют дестиллированную воду, а при плотности ниже нор-
мальвой — специально приготовленный электролит плотностью
1,385 (15°) и продолжают зарядку током, соответствующим вто-
рой ступени, еще в течение часа (для лучшего перемешивания
электролита).

Если окажется, что и после этого не будет достигнута же-
лаемая плотность электролита, необходимо вновь отсосать элек-
тролит, долить воды или электролита плотностью 1,385 (15°)
и продолжать зарядку тем же током. Подобные операции необ-
ходимо производить до тех пор, пока во всех аккумуляторах не
будет получена желаемая плотность электролита.

Батарея считается только тогда годной для сдачи ее
в эксплоатацию, когда после первых двух зарядок и разрядок
отданная батареей емкость будет не меньше 90% от гарантиро-
ванной. Определение отданной емкости производится при раз-
рядке путем перемножения разрядного тока в амперах на время
разрядки (до напряжения 1,7 в на аккумулятор), выраженное
в часах.

, Если же окажется, что и после второй разрядки отданная
емкость будет ниже 90% гарантированной, производят третью
зарядку и разрядку и снова определяют емкость. Если и она
не даст желаемых результатов, составляется акт-рекламация,
который отсылается на завод-изготовитель.

Батарея, признанная после разрядки годной для работы,
вновь заряжается, плотность электролита в конце зарядки дово-
дится до необходимой для данных климатических условий, по-
верхность изоляционной мастики протирается насухо, и батарея-
сдается в эксплоатацию.

Приведение в рабочее состояние сухозаряженных батарей.

Перед заполнением аккумуляторов батареи электролитом
предварительно вывинчиваются пробки, а вентиляционные отвер-
стия вскрываются путем просверливания или прокалывания
пленки,‘'окрашенной в красный цвет. Диаметр вентиляционного
отверстия 2 мм.

Аккумуляторы подготовленной таким образом батареи запол-
няются электролитом плотностью 1,280, после чего батарея оста-
вляется на 2—3 часа в спокойном состоянии для пропитки пла-
стин. К концу третьего часа необходимо проверить и откоррею
тировать уровень электролита. Одновременно проверяется тем-
пература электролита, которая к началу зарядки не должна
быть выше 30—35°.

Зарядка батареи (6-СТЭ-140м) производится током в 12 а
в течение 3—5 часов. По прошествии 3—5 часов зарядный ток
выключается, заливочные отверстия элементов закрываются проб-
ками, поверхность крышек и ящика вытирается тряпочкой, смо-
ченной в 10% растворе нашатырного спирта, после чего насухо
протирается, и, батарея сдается в эксплоатацию.

В особых случаях, при необходимости очень быстрого при-
ведения батареи в рабочее состояние, можно сдавать батарею
в эксплоатацию без зарядки, т. е. сразу после заливки ее акку-
муляторов электролитом и 2—3-часовой пропитки.

В дальнейшем эксплоатация батареи производится с соблюде-
нием тех же правил, которые установлены для сухоразряженных
батарей. В частности, все последующие зарядки ее на зарядной
станции выполняются в соответствии с правилами для батарей,
бывших в эксплоатации.

, Обычная зарядка. Обычной зарядкой называется зарядка,
которую проходит на зарядной станции аккумуляторная бата-
рея, уже бывшая в эксплоатации.

Предназначенная к зарядке батарея вытирается сухой тряп-
кой; с зажимов удаляются окислы, и отдельные аккумуляторы
проверяются вольтметром на отсутствие коротких замыканий
между пластинами. Проверки требует также it уровень электро-
лита. В случае его понижения соответствующие аккумуляторы
должны быть долиты дестиллированной водой.

Зарядка аккумуляторной батареи, бывшей в эксплоатации,
может быть выполнена несколькими способами, причем выбор
способа зарядки определяется мощностью зарядных агрегатов
зарядной станции и температурой окружающего воздуха.

Рассмотрим возможные способы зарядки.

Режим первой зарядки. В этом случае зарядка ба-
тареи и выбор зарядного тока производятся так же, как и при
зарядке новой батареи, описанием которой и надлежит пользо-
ваться. Этот способ применяется тогда, когда нет зарядных
средств для второй зарядки или когда окружающий воздух
имеет высокую температуру.

Режим второй зарядки. Этот режим является наи-
более распространенным. Зарядка начинается током первой сту-
пени режима второй зарядки (см. табл. 12) и продолжается до
тех пор, пока напряжение на зажимах большинства аккумуля-
торов не достигнет 2,4 в. После этого зарядный ток снижают до
значения, соответствующего второй ступени данного режима, и
продолжают зарядку до тех пор, пока не будут обнаружены при-
знаки окончания зарядки. Если в конце зарядки плотность элек-
тролита в аккумуляторах окажется различной, ее следует урав-
нять, не выключая зарядного тока.

Режим постоянного зарядного тока. Для за-
рядки батареи этим способом зарядный ток принимается рав-
ным току второй ступени режима второй зарядки (табл. 12).
В процессе зарядки зарядный ток должен поддерживаться по-
стоянным вплоть до обнаружения признаков конца зарядки,
после чего она считается законченной.

Независимо от применяемого способа зарядки она должна
прекращаться, если температура электролита достигла 45°.
Продолжать зарядку дальше можно только после охлаждения
электролита.
14. контрольно-тренировочный цикл

Контрольно-тренировочный цикл должна проходить каждая
стартерная батарея через каждые 3 месяца работы на машине.

Проведением контрольно-тренировочного цикла достигается:

1. Разработка активной массы в глубине пластин, что бы-
вает необходимо как для новой батареи в первые месяцы ее
работы, так и для батареи, бывшей в длительной эксплоатации.
Контрольно-тренировочный цикл способствует превращению
сульфата, образовавшегося от неполноты предыдущих зарядок,
в активную массу, вследствие чего емкость батареи повышается.

2. Перезарядка батареи, при которой отдельные «отстающие»
аккумуляторы могут быть выявлены и сравнены в своих пока-
зателях с остальными аккумуляторами батареи.

Контрольно-тренировочный цикл производится следующим
образом.

Батарею начинают заряжать током, соответствующим пер-
вой ступени контрольно-тренировочного цикла (табл. 12), и про-
должают зарядку до тех пор, пока плотность электролита во
всех аккумуляторах не перестанет повышаться. Это проверяется
в течение 4 часов при включенном зарядном токе, причем изме-
рения плотности делаются через каждый час. Достигнув посто-
янства плотности, зарядный ток выключают и дают батарее по-
стоять 1 час.

После перерыва снова включают зарядный ток, но уже соот-
ветствующий второй ступени, и заряжают 2 часа подряд, после
чего снова делают перерыв на 1 час. После перерыва опять
включают батарею на зарядку. При этом, если во всех аккуму-
ляторах не позже чем через 2 минуты после включения тока на-
блюдается обильное газовыделение, перезарядку батареи на
этом заканчивают.

Уровень и плотность электролита проверяется так же, как
и при обычной зарядке.

«Отстающие» аккумуляторы определяются по следующим
признакам:

1) преждевременное по сравнению с другими аккумуляторами
газовыделение;

2) напряжение при зарядке держится более низкое, чем
в других аккумуляторах;

3) повышенная температура электролита, причем плотность
его не достигает нормальной величины даже при пере-
зарядке;

4) быстрое понижение напряжения до конечного (1,7 в) при
разрядке.

После зарядки по методу контрольно-тренировочного цикла
батарею разряжают чоком, приведенным в последней графе
табл. 12, и при этом определяют отданную батареей емкость.

Емкость аккумуляторной батареи, определенная при раз-
рядке, должна быть не меньше 100% от- гарантированной.
142
g противном случае весь контрольно-тренировочный цикл по-
вторяется . снова. Для аккумуляторных батарей, находившихся
в эксплоатации свыше 3 лет, действительна емкость должна
быть не ниже 80—90% от гарантированной.

Отстающие аккумуляторы после зарядки, следующей за раз-
рядкой, должны быть перезаряжены отдельно от остальных ак-
кумуляторов. Провода от зарядного приспособления присоеди-
няются в этом случае к полюсным отросткам отстающего ак-
кумулятора.

После проведения контрольно-тренировочного цикла батарея
заряжается обычным способом и после часового перерыва пере-
заряжается током второй ступени в течение 2 часов подряд.
По окончании перезарядки батарея сдается в эксплоатацию.

15. УХОД ЗА СТАРТЕРНЫМИ АККУМУЛЯТОРНЫМИ
БАТАРЕЯМИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛОАТАЦИИ

Уход за стартерной аккумуляторной батареей, находящейся в
эксплоатации, в общем несложен, но требует обязательного и, глав-
ное, тщательного выполнения следующих основных требований:

1. Ни при каких условиях не следует оставлять разряжен-
ную аккумуляторную батарею без зарядки свыше 24 часов во
избежание сульфатации пластин. Если на машине работает не-
сколько соединенных между собой батарей, они должны отпра-
вляться на зарядку

одновременно.

2. Необходимо дер-
жать аккумуляторные
батареи на машине в
полностью заряженном

состоянии, не
разрядки их
чем на 50 %
25 % зимой.

допуская
больше

летом и
Степень

зарядки проверять пу-.
тем измерения плотно-
сти'электролита. Разря-
женную батарею заря-
жать на зарядной стан-
ции. При длительной

стоянке
работы
снимать
^яжать

станции,
чае не

машины без
раз в месяц
батареи и за-
на зарядной
Ни в коем слу-
допускать дли-

тельной стоянки маши-
НЬ1 с полузаряженной
аккумуляторной бата-
реей.

Рис. 80. Определение уровня электролита
в аккумуляторах батареи
3. Не допускать понижения уровня электролита ниже нор-
мального. Нормальный уровень электролита в стартерной бата-
рее должен поддерживаться на 12—15 мм выше верхней кромки
пластин. У батарей, имеющих над пластинами предохранитель-
ный щиток, уровень электролита должен быть выше щитка
на 5—7 мм.

Для проверки уровня электролита применяется стеклянная
трубочка. Трубочка одним концом опускается в заливочное от-
верстие аккумулятора (рис. 80) до упора в пластины (щиток),:
после чего верхний конец ее зажимается пальцем и трубочка
вынимается. По высоте электролита, находящегося в трубочке,,
судят об уровне электролита в аккумуляторе.

Уровень электролита обычно проверяется ежемесячно. Через
каждые 15 дней уровень электролита проверяется в жаркое
время года, а также в том случае, когда батарея работает
с трехщеточным генератором.

Если понижение уровня электролита не будет своевременно
замечено и он не будет восстановлен, то выступающие из элек-
тролита верхние части пластин будут быстро сульфатироваться,
что приведет к уменьшению емкости батареи.

Понижение уровня электролита может произойти главным'
образом вследствие испарения воды из электролита, а иногда

Рис. 81. Доливка воды в батарею, имеющую фасонную крышку:

1 — вывинтить пробку; 2 — одеть пробку на вентиляционное отверстие; 3 — долить дестил-
лированиой воды; 4 — ввинтить пробку в заливочное отверстие

и его случайного выплескивания. В первом случае уровень элек-
тролита должен быть восстановлен доливанием в аккуму-
ляторы дестиллированной воды. Если же понижение
уровня электролита произошло вследствие выплескивания, акку-
муляторы надлежит долить специально приготовленным электро-
литом той же плотности, какая окажется в аккумуляторах при
доливке.

В аккумуляторных батареях, имеющих фасонные крышки
с дополнительным вентиляционным отверстием, при доливке нет
необходимости измерять уровень электролита. Последователь-
ность действий по доливке воды в эти батареи приведена на
рис. 81.
Если же причину понижения уровня электролита установить
не удастся, аккумуляторные батареи следует долить дестилли-
рованной водой, а батарею зарядить на зарядной станции со-
гласно правилам, указанным в разделе «Обычная зарядка».

В конце зарядки, .когда влотность электролита перестанет
повышаться, ее следует проверить и в случае расхождения
с допустимой для данных климатических условий довести до
необходимой путем добавления дестиллированной воды или элек-
тролита плотностью 1,385 (15°). \

4. Нельзя допускать коротких замываний батареи, так как
большой разрядный ток может вызвать коробление пластин
и выкрашивание активной массы. Во избежание коротких за-
мыканий необходимо при всяком ремонте проводки или переклю-
чении проводов на машине обязательно выключать выключа-
тель массы, а при его отсутствии отъединять провод, идущий
от зажима батареи на массу.

Точно так же совершенно необходимо отказаться от недо-
пустимого, но, к сожалению, чрезвычайно распространенного
способа «испытания» батареи на «искру» путем замыкания ку-
ском провода зажимов батареи, так как результаты такого ис-
пытания весьма сомнительны, а батарее, несомненно, наносится
большой вред.

5. Нельзя допускать выплескивания электролита из аккуму-
ляторов батареи. Для этого пробки должны быть плотно ввинчены,
а газоотводные отверстия в них прочищены. Вывертывать
пробки можно только при проверке плотнос*ги и уровня электро-
лита и при зарядке батареи на зарядной станции.

Пролитый электролит во избежание повышенного самораз-
ряда удаляется тряпочкой, смоченной в десятипроцентном рас-
творе нашатырного спирта, а поверхность протирается чистой
сухой тряпочкой. Во избежание повышенного саморазряда нельзя
допускать образования трещин на изоляционной мастике, в ко-
торые мог бы попасть электролит, а всякую появившуюся тре-
щину необходимо заливать расплавленной мастикой или заделы-
вать нагретой железной лопаткой. Точно так же недопустимо
попадание электролита на деревянный ящик батареи.

6. Необходимо предохранять электролит от загрязнения по-
сторонними примесями, увеличивающими самозаряд батареи и
приводящими к разрушению активной массы пластин.

7. Необходимо предохранять зажимы батарей от окисления,
для чего зажимы и присоединенные к ним наконечники прово-
дов после соединения следует смазывать снаружи техническим
-вазелином. Перед соединением наконечники проводов и зажимы
Должны быть тщательно зачищены и затем плотно стянуты вин-
тами (болтами).

8. Во избежание замерзания электролита и последующих за
ним разрывов бачков при работе батареи в зимних условиях
необходимо всегда держать батарею полностью заряженной, так
как электролит плотностью 1,290 (15°) замерзает при тем пер ату-
ре — 74°, в то время как электролит плотностью 1,160 (15°) за-
мерзает при температуре— 16°.

9. Нельзя подвергать батарею резким ударам, при которых
возможны выкрашивание активной массы и порча пластин.
С этой же целью батарея после установки на машине должна
прочно закрепляться в своем гнезде.

10. Нельзя пользоваться открытым огнем при работе у бата-
реи, так как выделяющийся из электролита водород в смеси
с кислородом воздуха образует гремучий газ, легко взрываю-
щийся от огня. Осмотр батареи можно производить, пользуясь
только переноснор! лампочкой с исправным патроном и прово-
дами.

16. ХРАНЕНИЕ СТАРТЕРНЫХ БАТАРЕЙ

Стартерные батареи, снятые на неопределенный срок с ко-
лесной или гусеничной машины, хранятся в заряженном виде
с электролитом.

Батарею, предназначенную для хранения в заряженном виде
с электролитом, предварительно заряжают по правилам, указан-
ным в разделе «Обычная зарядка». Затем ввертывают пробки
всех аккумуляторов и тщательно вытирают чистой сухой тряпоч-
кой поверхность изоляционной мастики, чтобы удалить с нее
следы серной кислоты и тем самым уменьшить саморазряд при
хранении.

Трещины, обнаруженные в изоляционной мастике, должны
быть заделаны горячим способом перед зарядкой батареи. Тща-
тельному осмотру долженг^ыть подвергнут ящик батареи. Он
должен быть сухим и без следов электролита в толще дерева,
так как в противном случае возможны значительные утечки
тока и, следовательно, повышенный саморазряд батареи.

Перед сдачей батареи на хранение необходимо очистить все
ее металлические части от окислов и смазать техническим ва-
зелином.

Заряженная батарея должна храниться в сухом вентилируе-
мом помещении, температура которого в зимнее время не дол-
жна быть ниже 2° и выше 15°. Находящуюся на хранении бата-
рею необходимо ежемесячно заряжать согласно правилам, ука-
занным в разделе «Обычная зарядка», чтобы компенсировать
потери на саморазряд.

Новые батареи, полученные с завода и еще не бывшие
в эксплоатации, хранятся без электролита. Перед установкой
батарей на хранение необходимо убедиться, что аккумуляторы
надежно закрыты пробками, уплотнительные прокладки на
месте и обеспечивают необходимую герметичность аккумулято-
ров. Последнее условие особенно важно при- хранении сухозаря-
женных батарей. Для хранения батарей в таком состоянии уста-
новлен максимальный срок 3 года.
17. ПОНЯТИЕ О ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРАХ

Кроме стартерных (кислотных) аккумуляторных батарей, за-
воды отечественной промышленности выпускают и щелочные
аккумуляторные батареи.

Щелочный аккумулятор состоит из положительных и отрица-
тельных пластин и металлической коробки, выполняющей роль
сосуда (бачка), в котором помещаются пластины и электролит.

' Активной массой для положительных пластин служит
гидрат окиси никеля, смешанный с графитом, а для отрица-
тельных — металлический . кадмий с примесью окислов железа.

Активная масса прессуется в виде брикетиков и заключается
в оболочку из мелко продырявленной листовой стали, предвари-
тельно никелированной. Заключенный в оболочку брикетик носит
название «кармашка». Кармашки, впрессованные в стальную
никелированную раму, образуют пластины аккумулятора (рис. 82).

Рис. 82. Группа положительных и отрицательных пластин

Для получения необходимой емкости несколько положитель-
ных пластин, а также и соответствующее количество отрица-
тельных соединяются (сваркой) параллельно между собой.
К каждой группе пластин приваривается по одному болту, кото-
рые служат зажимами аккумулятора. Число положительных пла-
стин берется большим на одну по сравнению с числом отрица-
тельных пластин.

Пластины помещаются в стальную никелированную банку
(бачок); для предохранения разноименных пластин от непо-
средственного соединения одной с другой между ними вставляют
эбонитовые палочки. Болты пластин пропускаются через изоля-
ционные втулки в крышке, которая затем приваривается к
банке (рис. 83).

Электролитом для щелочного аккумулятора служит раствор
едкого калия (КОН) в дестиллированной воде. Плотности элек-
тролита 1,210.

Среднее рабочее напря-
жение щелочного аккумуля-
тора равно 1,25 в, т. е. зна-
чительно ниже, чем у кис-
лотного (2 в). Аккумулятор
считается разряженным, если
напряжение его уменьшится
до 1,1—1,0 в. В конце за-
рядки напряжение достигает
1,85 в.

Практически/ плотность
электролита аккумулятора
во время работы не изме-

Рис. 83. Щелочные аккумуляторы
емкостью 10 а-ч и 45 а-ч

няется, а поэт/
зарядки судят
нию.

>му о степени
по напряже-

нению с кислотными являются:

Преимуществами щелоч-
ных аккумуляторов по срав-
большой срок службы, малый

вес, простота ухода в процессе эксплоатации г малый само-
разряд.

К недостаткам относятся: небольшое рабочее напряжение
аккумулятора, меньший коэфициент полезного действия и боль-
шое внутреннее сопротивление. Последнее обстоятельство пре-
пятствует получению разрядного тока большой силы и, следова-
тельно, делает щелочные аккумуляторы при существующей
конструкции их непригодными для использования в качестве
стартерных.

Щелочные аккумуляторы (батареи) применяются главным
образом в походных радиостанциях для питания цепей накала
ламп приемников и передатчиков. Щелочные аккумуляторы в на-
стоящее время на колесных и гусеничных машинах почти не
применяются.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Для чего служат аккумуляторы?

2. Из каких частей состоит аккумулятор?

3. Назначение и материал решеток пластин.

4. Из чего состоит активная масса положительных и отрицательных
пластин?

5. Каких пластин берется больше в аккумуляторе и почему?

6. Назначение и материал сепараторов.

7. Материал бачков аккумуляторов.
8. Каковы преимущества сухозаряженных аккумуляторных батарей перед
сухоразряженными?

9. Объясните химические реакции, происходящие при зарядке и раз-
рядке аккумулятора.

10. В каких пределах изменяется напряжение кислотного аккумулятора?

11. Чем измеряется плотность электролита?

12. Почему по изменению плотности электролита можно судить о сте-
пени зарядки кислотного аккумулятора?

13. В каких пределах должна изменяться плотность электролита в за-
висимости от изменений климатических условий?

14. Что такое емкость аккумулятора и от чего она зависит?

15. Какие причины могут привести/ к снижению емкости аккумулятора?

16. Какие обозначения применяются для стартерных аккумуляторных
батарей?

17. Что такое сульфатация?

18. Что такое саморазряд?

19. Какими способами производится зарядка стартерных аккумуляторных
батарей и в каких случаях каждый из них применяется?

20. В чем заключается уход за стартерными аккумуляторными батареями?

21. Как следует хранить стартерные аккумуляторные батареи?
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ

МАГНЕТИЗМ, ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Глава IX

МАГНЕТИЗМ

1. ПОНЯТИЕ О МАГНЕТИЗМЕ

Еще в глубокой древности было известно, что куски камня,
находимого в некоторых горных местностях, обладают интерес-
ными свойствами, заключающимися в том, что они могут сами

притягиваться друг к другу, а также притягивать к себе различ-
ные железные и стальные предметы. Позднее было установлено,
что эти камни представляют собой железную руду, т. е. соеди-
нение железа с кислородом.

Впервые железная руда с подобными свойствами была^обна-
ружена в Малой Азии, около города Магнезии, отчего способ-
ность ее притягивать к себе железные и стальные предметы по-
лучила название магнетизма. Кусок руды, обладающий магне-

тизмом, стал называться магнитом.

Руда, обладающая магнитными свойствами, так называемый
магнитный железняк, встречается в природе и в настоящее
время. В частности, в СССР магнитные руды находят на Урале
в горах Магнитная, Благодать, Высокая, а также и в других
местах.

2. МАГНИТЫ ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ

Кусок руды, обладающий магнитными свойствами, называют
естественным магнитом.

Если к естественному магниту поднести мелкие железные,
опилки или какие-либо железные предметы, они будут притянуты5
к нему, и, для того чтобы эти предметы оторвать от магнита,
необходимо приложить известнее усилие. В свою очередь, при-
тянутые тела сами приобретают магнитные свойства и могут
притягивать к себе другие железные предметы, но только на то
время, пока они касаются магнита или находятся в непосред-
ственной близости к нему.

Несколько иначе будет вести себя при поднесении к есте-
ственному магниту какой-либо стальной предмет, например
стальная пластинка. Вначале, так же как и железная, она будет
притянута магнитом и приобретет магнитные свойства. Если пла-
150
стинку после этого отнять от магнита, то окажется, что своих
магнитных свойств она не потеряла, несмотря на то,' что есте-
ственный магнит отнесен на значительное расстояние. Поэтому
говорят, что сталь н а м а,гн ити л ась, т. е. сама стала маг-
нитом.

Стальная пластинка или вообще кусок стали другой какой-
либо формы, которому искусственно сообщены магнитные свой-
ства, носит название искусственного магнита. Очень часто ис-
кусственный магнит называют также постоянным магнитом.

Однако полученный таким образом искусственный магнит
будет обладать сравнительно слабыми магнитными свойствами.
Для получения более сильных магнитов применяют специальные
сплавы железа с другими металлами и подвергают их намагни-
чиванию, но не естественным магнитом, а при помощи электри-
ческого тока. Естественные магниты на практике применения во-
все не находят.

3. ПОЛЮСЫ МАГНИТА

Магнитные свойства магнита любой формы оказываются не-
одинаковыми в различных его точках. Возьмем искусственный
магнит (рис. 84), выполненный в виде бруска, и погрузим его

Рис. 84. Искусственный магнит в форме бруска

в железные опилки. Вынув его затем из опилок, сразу же заме-
тим, что наибольшее количество опилок оказалось притянутым
на концах магнита. У самой середины притянутых опилок почти
совсем нет.

Концы магнита, на которых его магнитные свойства проявля-
ются в наибольшей степени, носят название полюсов магнита.

Оказывается, что полюсы магнита обладают не одинаковыми
свойствами, хотя они и оба одинаково притягивают к себе же-
лезные опилки. В этом можно ’ убедиться на таком простом,
опыте.

Возьмем два брусковых магнита и один из них свободно
подвесим за середину на гибкой нити, а другой будем подно-
сить одним и тем же полюсом то к одному, то к другому по»,
люсу подвешенного магнита.

Из этого опыта устанавливаем, что один полюс висящего,
магнита притягивается к полюсу подносимого магнита,1 а проти»
воположпый — отталкивается.

Если подносить магнит другим -полюсом, то тот полюс ви-
сящего магнита, который до этого отталкивался, станет притяги»
ваться, а противоположный — отталкиваться.

Подвешенный магнит, предоставленный самому себе, обяза»
тельно установится так, что один его полюс будет обращен к се-:
верному географическому полюсу земли, а другой — к южному.
Это явление, на котором основана работа компаса, также гово-
рит о различии полюсов магнитов.

притягиваются, а одноименные полосы отталкиваются

Полюс магнита, обращенный к северу, принято называть
северным полюсом и обозначать буквой N, а другой полюс —
южным полюсом и обозначать буквой S. В большинстве случаев
эти буквенные обозначения наносятся непосредственно на полю-
сах магнита. Иногда применяют окраску — синюю или черную
для северного полюса и красную или белую для южного.

Установлено, что взаимно отталкиваются одноименные по-
люсы магнитов, а взаимно притягиваются разноименные. В этом
можно легко убедиться, если подносить то один, то другой ко-
нец магнита с помеченными полюсами к компасной стрелке
(рис., 85).

Середину магнита, в которой магнитные свойства почти не
проявляются, называют безразличной или нейтральной линией.

4. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ

Любой железный или стальной предмет притягивается к маг-
ниту. Это можно легко проверить на следующем опыте. Если на
гладкую горизонтальную поверхность стекла положить железный
шарик и подносить к нему магнит, то уже на некотором расстоя-
нии шарик начнет двигаться по направлению к магниту. Держа
магнит на известном расстоянии над поверхностью стекла и дви-
гая его в разные стороны, можно заметить, что и шарик также
будет перекатываться по стеклу, следуя за магнитам.
Этот опыт можно видоизменить, если взять не шарик, а лег-
кую железную пластинку и подвесить ее на длинной нитке. Уже
па известном расстоянии от подносимого магнита железная пла-
стинка будет обнаруживать его действие своими колебаниями
п стремлением отклониться в сторону магнита.

На первый взгляд кажется, что эти опыты, а также опыты
с магнитами, приведенные в^ предыдущем разделе, дают повод
сделать предположение о какой-то таинственной способности
магнитов действовать на расстоянии один на другой или на же-
лезные и стальные предметы.

Однако наукой доказана неправдоподобность такого предпо-
ложения. Притяжение и отталкивание полюсов, а также и дру-
гие магнитные действия объясняются особыми явлениями, про-
исходящими в пространстве, окружающем магниты.

Пространство, в котором проявляются различные действия
магнита, называется магнитным полем магнита.

Магнитное поле существует не только в пространстве вокруг
магнитов, но и в самих магнитах, а также в любом предмете,
на которое влияет магнит. Множество опытов, сущность кото-
рых мы здесь разбирать не будем, доказывает, что любое ве-
щество, внесенное в магнитное поле, принимает самое непосред-
ственное участие в явлениях, происходящих в этом поле.

Ниже, в главе X, будет показано, что магнитное поле возни-
кает не только в пространстве, окружающем магнит. Точно та-
кое же по природе магнитное поле образуется и вокруг провод-
ника с током. Этим фактом лишний раз подтверждается нераз-
рывная'связь между электрическими и магнитными явлениями.

Для знакомства с некоторыми свойствами магнитного поля
магнита проделаем следующий опыт.

Возьмем брусковый магнит, накроем его листом плотного
картона и с некоторой высоты через ситечко равномерно посып-
лем картон железными опилками. Затем легкими постукива-
ниями по картону стряхнем опилки и увидим, что под влиянием
магнитного поля они расположатся в определенном порядке,
образуя своеобразный узор (рис. 86). Такое расположение
опилок называется магнитным спектром.

Внимательно рассматривая расположение опилок на рис. 86,
нетрудно заметить, что они образуют большое количество ка-
ких-то кривых линий, идущих от одного полюса к другому.

Такое расположение опилок объясняется тем, что каждый
кусочек намагнитившегося железа, делаясь при встряхивании
картона легкоподвижным, определенным образом располагается
в магнитном поле подобно компасной стрелке, выявляя тем са-
мым направление сил, действующих в поле.

Если внести в магнитное поле магнитную стрелку, то она,
как и частицы железных опилок, расположится в направлении
действующих' на нее магнитных сил.

Линии спектра дают представление не только о направлении
Действия сил магнита (магнитных сил), но и о их величине.
В том месте, где линии расположены гуще, как, например, у по-
люсов магнита, действие магнитных сил будет больше. По мере
же удаления от полюсов линии спектра располагаются все реже
и реже, а вместе с этим уменьшается и действие магнитных сил.

Рис. 86. Магнитный спектр брускового магнита

До настоящего времени наукой окончательно нё установлено,
какова сущность магнитного поля. Но имеется много оснований
предполагать, что магнитное поле состоит из каких-то очень
Тонких нитеобразных частей, которые в дальнейшем мы будем

Рис. 87. Изображение магнитного поля
при помощи силовых линий

Для графического изображения
пользоваться магнитными силовыми

именовать \ магнитными
линиями.

Однако было бы гру-
бой ошибкой представ-
лять себе магнитные ли-
нии, по природе подоб-
ными обычным нитям. По
современным воззрениям
магнитные линии пред-
ставляют собой чрезвы-
чайно тонкие нитеобраз-
ные вихри в эфире1.

Линии спектра дают
наглядное представление
о расположении магнит-
ных линий поля,
магнитного поля будем
линиями (рис. 87), подобно

тому как мы пользовались электрическими силовыми линиями
для изображения электрического поля.

1 Эфиром принято называть предполагаемую особого рода материю, за-
полняющую все то, что мы называем в обыденной жизни пустотой, и спо-
собную проникать через все явно ощущаемые нами тела;
Магнитные Силовые линии совпадают по направлению с дей-
ствительными линиями магнитного поля. Изображая на рисунке
магнитное поле, проводят столько магнитных силовых линий,
чтобы число их на единицу площадки, установленной перпенди-
кулярно силам магнитного поля, было пропорционально вели-
чине силы поля в этой точке. Следует иметь в виду, что рис. 86
дает представление о расположении силовых линий только в од-
ной плоскости; в действительности их нужно представлять в лю-
бой плоскости магнитного поля магнита.

Магнитным силовым линиям присвоено направление.
За направление магнитных силовых линий, а следовательно, и
изображаемого ими магнитного поля принято такое, в котором
стремился бы двигаться в этом поле северный полюс другого
магнита. Так как этот полюс отталкивается от северного по-
люса данного магнита, то отсюда следует, что магнитные си-
ловые линии направлены от северного полюса к южному.

В отличие от электрических силовых линий, магнитные си-
ловые линии всегда замкнуты, т. е. они проходят не только
в пространстве, окружающем магнит, но и внутри магнита. Маг-
нитные силовые линии внутри магнита направлены от южного
полюса к северному. Направление магнитного поля на схемах
принято обозначать при помощи стрелок па магнитных сило-
вых линиях.

Как п всякие наблюдаемые нами в природе вихри (воздуш-
ные вгйхри, водовороты), магнитные линии стремятся сокра-
титься по длине и расшириться в поперечном направлении.
Этими свойствами магнитных линий и объясняется взаимное
притяжение разноименных полюсов и взаимное отталкивание
одноименных полюсов (рис. 88). В первом случае магнитные
линии, соединяющие разноименные полюсы, стремясь сокра*

Рис. 88. Магнитные спектры разноименных и одноименных полюсов
титься по длине, вызывают механическую силу взаимного при-
тяжения полюсов. Во втором случае два пучка магнитных ли-
ний, принадлежащих одноименным полюсам, взаимно отталки-
ваются один от другого вследствие бокового распора магнитных
линий, стремящихся расшириться в поперечном направлении,
и вызывают отталкивание полюсов.

Из указанных свойств магнитных линий следует, что маг-
нитные линии ни при каких условиях не могут пересекаться.

Все свойства, которыми обладают действительно существую-
щие магнитные линии, условно будем приписывать магнитным
силовым линиям, принятым для графического изображения маг-
нитного поля.

шара

Рис. 89. Схема расположения магнитных силовых линий
вокруг земного шара

Земной магнетизм можно рассматривать как гигантских раз-
меров магнит (рис. 89), полюсы которого находятся: северный—
на южном географическом полюсе земли, а южный — на се-
вер, ном.

Упомянутое выше свойство магнита ориентироваться относи-
тельно полюсов земного шара, положенное в основу работы ком-
паса или буссоли, объясняется взаимодействием полюсов маг-
нита с магнитными полюсами земного шара. Под действием маг-
нитного поля земного магнетизма стрелка всегда стремится
встать вдоль силовых линий (см. рис. 89); при этом северный
конец стрелки поворачивается к северному (географическому)
полюсу земли. Это дает возможность определять страны света.

Кроме своего прямого назначения, компас может быть ис-
пользован для определения полюсов любого магйита, а также
156
для выяснения вопроса о том, намагничено данное тело или нет.
В первом случае компас подносят к одному из полюсов магнита,
и если к нему повернется северный конец стрелки, испытуемый
полюс является южным,'и наоборот, если повернется южный ко-
нец стрелки — северный. Во втором случае к северному (или
южному) полюсу стрелки компаса подносят сначала один конец
исследуемого тела, а затем другой. Если к обоим концам тела
притягивается один и тот же полюс стрелки, — тело не намаг-
ничено.

5. ЗАКОН КУЛОНА. НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Путем исследований установлено, что взаимодействие (при-
тяжение или отталкивание) каких-либо двух полюсов магнитов
подчиняется закону, который совершенно аналогичен закону
взаимодействия электрических зарядов.

Сила притяжения (или отталкивания) двух полюсов тем
больше, чем больше величина особого магнитного состояния
каждого из полюсов и чем меньше расстояние между ними.

Когда еще не была известна природа магнитов, магнитные
свойства объясняли наличием в полюсах особого магнитного ве-
щества. Считалось, что чем больше содержит магнитный полюс
такого вещества, тем больше величина особого магнитного со-
стояния этого полюса. На этом основании еще в 1600 году было
введено понятие о так называемых магнитных массах или коли-
чествах магнетизма.

Пользуясь этими понятиями, Кулон установил, что механи-
ческая сила взаимодействия двух полюсов прямо пропорцио-
нальна произведению количеств магнетизма (магнитных масс)
и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Математически эта зависимость выражается формулой

Г? _ ^1^2

в которой

F— сила взаимодействия полюсов;

т1 и т2—количества магнетизма (магнитные массы) взаимо-
действующих полюсов;

г— расстояние между полюсами;

у.— особая величина, называемая магнитной прони-
цаемостью среды; она показывает, как влияет на
силу взаимодействия полюсов среда, в которой они
находятся.

В абсолютной электромагнитной системе единиц CGS и0 ,
в которой за единицу длины принят 1 см, за единицу массы —
масса 1 г, за единицу времени 1 сек. и магнитная проницаемость
пустоты (вакуума) принята за единицу (р0 = 0> формула Ку-
лона для пустоты упрощается:

р _ т^ГП?

Г Г2
Если mr — т2, г = 1 см и F = I дине \ то каждая магнитная
масса равна единице (тг = т2 — 1). Другими словами,» за еди-
ницу магнитной массы в абсолютной электромагнитной системе
единиц CGSy-o принимают такую магнитную массу, которая в пу-
стоте действует на равную ей магнитную массу, находящуюся
от нее на расстоянии 1 см, с силой, равной 1 дине.

Величина магнитного поля характеризуется напряженностью
магнитного поля, численно равной механической силе, с кото-
рой действует поле на единицу северной магнитной массы (маг-
нитной массы северного полюса), помещенной в данную точку
поля.

Если на северную магнитную массу т, помещенную в данную
точку поля, действует сила F, то напряженность поля в этой
точке поля численно равна \

В системе единиц CGSp0 напряженность поля измеряется
в эрстедах (э). Напряженность поля в данной его точке равна
1 эрстеду, если сила, с которой действует поле на единицу
массы CGSp-o, помещенной в этой точке, равна 1 дине.

Направление напряженности в каждой точке поля совпадает
с касательной к магнитной силовой линии в этой точке.

При графическом изображении магнитного поля силовые ли-
нии проводят так, чтобы число их на единицу площадки, перпен-
дикулярной линиям, было пропорционально величине напряжен-
ности в данной точке.

Если напряженность магнитного поля во всех его точках оди-
накова, магнитное поле называют равномерным или одно-
родным.

Практически следует считать, что равномерного поля в целом
вообще не существует, поэтому всякое магнитное поле нужно
рассматривать как неравномерное. Но в неравномерном магнит-
ном поле (рис. 90) можно всегда выделить такую область,
в которой магнитные силовые линии можно провести с одина-
ковой густотой, и считать в этой области магнитное поле равно-
мерным.

Здесь мы отметим, что в абсолютной электромагнитной си-
стеме единиц МКСА за единицу напряженности магнитного поля
принят 1 рР Об этой единице более подробно

остановимся в начале-следующей главы.

Между 1 и

существует следующее соотношение:

, а 1

1 --- = Таз-

м 103

1 э

1 1 Аина= 9ьТг-

L58
Рис. 90. Образцы неравномерных магнитных полей,
создаваемых различными магнитами.

Пунктиром обведены участки, в которых магнитное поле может
считаться равномерным

6. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ
НАМАГНИЧИВАЮЩИХСЯ ТЕЛ

Любой магнит всегда имеет два полюса — северный и юж-
ный. Возьмем длинный брусковый магнит (рис. 91) и разделим
его по середине с таким расчетом, чтобы отделить северный по-
люс от южного. Поднеся после этого компас или магнитную
стрелку к любой половине разделенного магнита, обнаружим, что
каждая из них стала са-

мостоятельным магнитом
и имеет также два полю-
са — северный и южный.
На сколько бы мы ча-
стей далее ни делили
каждукГ половинку маг-
нита, мы всегда полу-
чим хоть и.небольшой по

1" Л

I* T||n Я

In $ | |tv s| In 51 |n Я

•|n 51 (n 51 tv 51 |N 5| |n Si |n 4

величине, но самостоя-
тельный магнит с двумя

Рис. 91. Образование самостоятельных магнитов
из одного целого
полюсами. При этом магнитные свойства отдельных частей
магнита будут во столько раз меньше целого магнита, на сколько
частей разделен магнит.

Все это, а также и ряд других фактов, дало возможность

создать так называемую молекулярную теорию строе-

Рис. 92. Расположение моле-
кулярных магнитиков в не-
намагничен'ном ферромагнит-

ния легко намагничивающихся тел (такие тела называют фер-
ромагнитными). Согласно этой теории
каждое такое тело состоит из громад-
ного количества чрезвычайно малень-
ких, так называемых молекуляр-

н ы х магнитиков1. Пока тело не
намагничено, все молекулярные маг-
нитики находятся ву беспорядочном,

ном теле

или, как говорят, в хаотическом, со-

стоянии (рис. 92). При этом магнит-
ные поля отдельных магнитиков взаимно уравновешиваются,
и тело в целом магнитных свойств не обнаруживает.

Если такое тело внести в магнитное поле (магнита (рис. 93),
то произойдет следующее. /

Под действием магнитного поля магнита/молекулярные маг-
нитики тела вынуждены будут повернуться /все в одну сторону,
или, как говорят, ориентироваться. При этом молекуляр-

ные магнитики устанавливаются всегда в направлении магнит-
ных силовых линий, поворачиваясь своим южным полюсом к се-
верному полюсу магнита, а северным, наоборот, к южному по-

люсу магнита.

Рис. 93. Расположение молекулярных магнитиков в фер-
ромагнитном теле, внесенном в магнитное поле магнита

В результате благодаря действию постороннего магнитного
поля хаотически распределенные молекулярные магнитики
определенным образом ориентируются, их магнитные поля
складываются, и тело само приобретет магнитные свойг
ства, т. е. становится магнитом.

Характерно, что один конец намагничиваемого тела, обра-
щенный к северному полюсу магнита, будет всегда иметь юж-

1 Молекула намагничивающегося тела представляет собой маленький
магнитик.
ный полюс, а противоположный — северный. Этим, в частности,
объясняется способность магнита притягивать к себе ферромаг-
нитные тела (разноименные полюсы притягиваются).

Кроме того, поскольку магнитные свойства приобретаются
ферромагнитным телом в результате ориентировки своих же мо-
лекулярных магнитиков, магнитные свойства намагничивающего
магнита нисколько не уменьшаются.

При удалении ферромагнитного тела из магнитного поля мо-
лекулярные магнитики возвращаются в свое прежнее хаоти-
ческое состояние, и тело теряет магнитные свойства.

Согласно молекулярной теории между молекулярными маг-
нитиками любого ферромагнитного тела существует определен-
ной величины сила сцепления, называемая задерживающей или
коэрцитивной силой. Коэрцитивная сила до некоторой
степени аналогична силе трения. Поэтому при внесении железа
или стали в магнитное поле коэрцитивная сила затрудняет по-
ворот молекулярных магнитиков в ориентированное состояние.
В свою очередь при удалении магнитного поля она препятствует
возвращению молекулярных магнитиков в прежнее хаотическое
состояние.

В железе, особенно в мягком, коэрцитивная сила невелика,
а поэтому молекулярные магнитики очень легко ориентируются
под действием постороннего магнитного поля, но так же легко и
возвращаются в прежнее хаотическое состояние, если ориентиру-
ющее их магнитное поле исчезает. Вместе с тем очень неболь-
шая часть магнитиков остается все же ориентированной, и в же-
лезе сохраняются небольшие магнитные свойства, называемые
остаточным магнетизмом.

Иные свойства обнаруживаются в закаленной стали. Коэр-
цитивная сила в ней достигает больших значений, а поэтому для
ориентировки молекулярных магнитиков необходимо создать
сильное магнитное поле. Но зато наличие большой коэрцитивной
силы в стали не даст молекулярным магнитикам ее вернуться
в хаотическое состояние, и сталь в течение продолжительного
времени сохраняет свои магнитные свойства.

7. МАГНИТНЫЙ ПОТОК

Вся совокупность магнитных линий, образующих магнитное
поле какого-либо магнита, называется магнитным потоком этого
магнита. Кроме того, магнитным потоком называют пучок маг-
нитных линий, проходящих через плоскую поверхность произ-
вольных .размеров, установленную в магнитном поле перпенди-
кулярно магнитным линиям.

Выше/было указано, что магнитные линии представляют со-
бой замкнутые, непрерывные линии. Следовательно, и магнит-
ный поток, образуемый этими линиями, всегда непрерывен,
замкнут сам . на себя.

Магнитный поток характеризуется направлением и величи-
ной. За направление магнитного потока принимают направление
магнитных линий, т. е. считают, что магнитный поток в простран-
стве вокруг магнита направлен от северного полюса магнита
•к южному.

Магнитный поток измеряют единичным потоком, т. е. потоком
совершенно определенной величины, установленной на основании
научных соображений. В качестве такой единицы магнитного
потока в системе единиц МКСА принята вольт-секунда (в-сек).
Об этой единице, как величине магнитного потока, дается
разъяснение в главе XI.

8. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ. МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ.
МАГНИТНОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ

До настоящего времени мы рассматривали /свойства магнит-

ного поля, считая, что оно действует в воздухе.

Разберем те-

перь, что произойдет,

нитное поле (рис/. 94)

либо ферромагнитное
мер кусок железа.

если
внести

тело,

в маг-
какое-
напри-

Нам уже
ненамагниченное

вестно, что

всякое

. ферромагнитное

тело состоит з молекулярных маг-
нитиков, находящихся в хаотиче-
ском состоянии.

Поэтому, когда кусок железа
будет помещен в магнитное поле,

под действием последнего молеку-

Рис. 94. Сгущение магнитного
поля при внесении в него фер-
ромагнитного тела:

А — распределение магнитных силовых
линий поля до внесения в него ферро-
магнитного тела; Б — образование маг-
нитного поля ферромагнитного тела;

В — результирующее магнитное поле

лярные магнитики тотчас же ориен-
тируются, их магнитные поля будут
складываться, и кусок железа при-
обретет магнитные свойства, т. е.
сам станет магнитом и, следова-
тельно, будет обладать собствен-
ным магнитным полем.

Северный полюс куска железа
будет обращен к южному полюсу
магнита, а южный полюс — к север-
ному полюсу магнита.

Как выше указывалось, магнит-

ное поле внутри любого магнита направлено от южного полюса
к северному. Поэтому собственное поле и внутри намагничен-
ного куска железа совпадает с внешним магнитным полем маг-
нита, т. е. складывается с ним. Магнитное поле снаружи куска
железа направлено навстречу магнитному полю магнита, вслед-,
ствие чего последнее станет слабее.

В конечном итоге мы получим так называемое результирую-
щее магнитное поле.

Если до внесения железа в магнитное поле напряженность в
занимаемом железом объеме была равна определенной вели-
чине, то после внесения железа напряженность в том же объеме
будет уже больше, так как к основному магнитному полю до-
бавилось магнитное поле железа (увеличивается число магнит-
ных линий на каждую единицу поверхности, перпендикулярной
к линиям).

При внесении в магнитное поле не железного тела, а тела из
другого металла (вещества), изменение числа магнитных линий
в объеме, занятом железным телом, по сравнению с воздухом,
произойдет соответственно магнитным свойствам вещества тела.

Очевидно, что в рассматриваемом случае для характеристики
суммарного магнитного поля недостаточно одной напряжен-
ности Н магнитного поля, а нужно учитывать и магнитные свой-
ства тела, помещенного между полюсами. Эти магнитные свой-
ства принято характеризовать коэфициентом у., называемым
магнитной проницаемостью вещества. .

Для количественной оценки магнитного поля в этом случае
пользуются понятием о магнитной индукции В. Магнитная
индукция рак бы выражает собой густоту или плотность распо-
ложения магнитных линий в данном объеме, т. е. она является
величиной, пропорциональной магнитному потоку, приходяще-
муся на единицу поверхности, перпендикулярной к магнитным
линиям.

Между магнитной индукцией и напряженностью магнитного
поля существует следующая зависимость:

В = ?Н, .

где В — магнитная индукция в вольт-секунд ах на квадратный
метр (в-сек/м2)1',

Н — напряженность магнитного поля в амперах на метр
(аМ);

р.— магнитная проницаемость среды.

- Магнитная проницаемость и имеет размерность. Ее легко
определить, если в значение а, найденное из выражения
В — р Н, подставить размерности магнитной индукции В и на-
пряженности магнитного поля Н:

в-сек

ft =

н±
м

После сокращения находим, что у. выражается в или
окончательно в
м

В абсолютной электромагнитной системе единиц МКСА маг-
нитную проницаемость выражают,, в виде произведения

ft = ftoft,,

1 О единице вольт-секунда на метр в ксадрате см. в главе X.
в котором

р.о— магнитная проницаемость воздуха (точнее вакуума);

р, — относительная магнитная проницаемость, показываю-
щая, во сколько раз магнитная проницаемость данной
среды больше проницаемости вакуума.

В этой системе магнитная проницаемость вакуума численно'
в 107 раз меньше проницаемости, выраженной в единицах си-
стемы единиц CGS р0 = 1), т. е. проницаемость вакуумц
в системе единиц МКСА равна

1 ом-сек .

“о ~ W м * /

Пример. Определить относительную магнитную i/роницаемость сплава
железа с никелем, если при напряженности марнитного поля, равной
Н =125 а!м, магнитная индукция равна В — 0,75 в-сек/м2.

Решение. Имея в виду, что ;л=р0;ау, из формулы В = pH находим

В 0’75 АП ПОП

= ------=60 900. ;

1 125 /

107 /

Относительная магнитная проницаемость может быть больше
и меньше единицы. Те вещества, относительная магнитная про-'
ницаемость которых больше единицы (больше чем для вакуума),'
принято называть парамагнитными веществами, вещества же,
обладающие относительной магнитной проницаемостью, мень-
шей, чем вакуум, — диамагнитными.

В табл. 13 приведены значения относительной магнитной про-
ницаемости некоторых веществ.

Таблица 13

Относительмые магнитные проницаемости некоторых веществ

Парамагнитные Магнитная прони- Диамагнитные Магнитная прони-
вещества цаемость вещества цаемость
Воздух 1,00000036 Висмут 0,999825
Олово .... 1,000004 Графит ..... 0,999895
Алюминий .... 1,000023 Сурьма 0,999937
Иридий 1,000063 Ртуть ...... 0,999975
Платина .... 1,000364 Серебро .... 0,999981
Палладий .... 1,00069 Цинк 0,999989
Марганец .... 1,0037 Медь 0,999991

Из этой таблицы следует, что величины относительной маг-
нитной проницаемости парамагнитных и диамагнитных веществ
очень незначительно отличаются от единицы. Это говорит о том,
что такие вещества при внесении их в магнитное поле постоян-
ного магнита не принимают почти никакого участия в магнитных
явлениях. Поэтому в практических расчетах полагают относи-
тельную магнитную проницаемость парамагнитных и диамагнит-
ных веществ равной единице.
Например, если магнит закрыть медным листом, а затем
поднести к нему кусок железа, то железо будет притягиваться
к магниту почти с такой» же силой, как если бы между ними
находилась не медь, а слой воздуха.

Некоторые парамагнитные вещества, магнитные свойства ко-
торых (в частности, способность притягивания) выражены очень
сильно, как, например, железо и большинство его сплавов, ни-
кель, а также кобальт, выделены в особую группу металлов, по-
лучивших название ферромагнитных.

Для ферромагнитных металлов относительная магнитная про-
ницаемость может достигать очень больших значений, например:
кобальт—174, никель — 1120, железо отожженное — 7 000,
сплав железа с никелем (железо 20%, никель 74%, медь 5%,
марганец 1%) —60 000, пермаллой С (никель 78%, железо 18%,
молибден 3%, марганец 0,5%)— 115 000.

Выше упоминалось, что магнитная индукция определяет со-
бой величину магнитного потока, приходящуюся на единицу по-
верхности, перпендикулярной к направлению магнитных линий.
Следовательно, зная магнитную индукцию, можно определить
магнитный поток через поверхность произвольных размеров. Так,
если магнитное поле равномерное, то магнитный поток, проходя-
щий через данную поверхность, перпендикулярную направлению
магнитных линий, равен

Ф= BS,

где В — магнитная индукция в вольт-секундах на квадратный
метр (в-сек/м2);'

S — площадь в квадратных метрах (>и2);

Ф — магнитный поток в вольт-секундах (в-сек).

Большая магнитная проницаемость ферромагнитных тел дает
возможность при внесеншгих в магнитное поле, созданное полю-
сами магнита, значительно увеличить магнитный поток магнита.
Иначе говоря, при внесении ферромагнитного тела в магнитное
поле уменьшается сопротивление проникновению его магнитных
силовых линий в этом месте, что и способствует увеличению
магнитного потока.

Этим обстоятельством пользуются в различных приборах,
применяя соответствующие железные или стальные сердечники,
якори, стойки, полюсные башмаки и т. д., форма и расположение
которых подбираются так, чтобы обеспечить магнитным сило-
вым линиям минимальный путь через воздух, чем обес-
печивается значительное уменьшение магнитного сопротив-
ления.

Ца этом же свойстве ферромагнитных тел основана
так называемая магнитная защита, или магнитное экраниро-
вание.

'Если ^в какое-либо магнитное поле (рис. 95) внести полый
железный цилиндр, то направление магнитных силовых линий
изменится, так как стенки цилиндра представляют для них
толщины из / мягкого железа,
обладающего большой магнитной
проницаемостью.

КОНСТРУКЦИИ МАГНИТОВ

меныпее магнитное сопротивление, чем воздух. В результате
внутри цилиндра магнитное поле окажется чрезвычайно ослаб-
ленным.

Практически приборы и аппа-
раты, которые необходимо защи-
тить от действия внешнего маг-
нитного поля, или, наоборот, за-
щититься от их собственного маг-
нитного поля, заключают в ко-
жухи (экраны) соответствующей

Рис. 95. Экранирование полым же-
лезным цилиндром части простран-
ства от действия в нем магнитных
силовых линий

9. МАГНИТНЫЕ СТАЛИ И

Постоянные магниты находят себе очень большое и разно-
образное применение в технике. Точно ггак же значительно при-
менение постоянных магнитов в различных приборах зажигания
и электрооборудования колесных и гусеничных машин.

Для того чтобы получить магнит высокого качества и притом
с минимальными геометрическими размерами, необходимо приме-
нять специальные магнитные материалы, которые после прида-
ния им нужной формы и термической обработки (закалки) под-
вергаются намагничиванию.

Материал, предназначенный для постоянного магнита, дол-
жен удовлетворять следующим требованиям:

1. Иметь достаточно высокую остаточную магнитную индук-
цию.

2. Обладать по возможности большей коэрцитивной силой,
чтобы быть более устойчивым в сохранении приобретенных маг-
нитных свойств.

Ниже приводится перечень наиболее распространенных ста-
лей и их сплавов с другими металлами, применяющихся в каче-
стве материала для изготовления магнитов.

Хромовые стали с содержанием хрома от 2 до 3%.

Вольфрамовые стали — с содержанием вольфрама от 0,6‘
до 5,5%.

Кобальтовые стали с содержанием кобальта от 35%. Благо-
даря своим высоким магнитным свойствам до последнего вре-
мени имели наибольшее промышленное распространение.

Алюминиевоникелевые стали с содержанием около 11 % алю-
миния и около 28% никеля. К особенностям алюминиевонике-
левой стали следует отнести малую чувствительность к повыше-
нию температуры и очень высокую коэрцитивную силу. В на-
стоящее время этот сплав благодаря своим высоким качествам
все больше заменяет другие сплавы, применявшиеся для изгото-
вления магнитов.
Конструкция магнитов может быть самой разнообразной и
определяется их назначением.

Рис. 96. Образцы магнитов, применяемых в приборах зажигания:

А — магнит пускового магнето; Б и В — магниты, применяемые в рабочих магнето
для четырехцилиндровых (Б) и двенадцатицнлиндровых (В) двигателей; Г — магнит
магнето с вращающимися обмотками

Внешний вид наиболее распространенных магнитов, приме-
няемых в приборах зажигания колесных и гусеничных машин,
показан на рис. 96.

10. ХРАНЕНИЕ МАГНИТОВ

Если по каким-либо причинам (ремонт, осмотр) предпола-
гается снять магнит с того прибора, на котором он установлен,
необходимо принять меры для предотвращения потери им маг-
нитных свойств. С этой целью полюсы магнита перед снятием
его или выниманием должны быть предварительно замкнуты
железным сердечником (якорем), чтобы даже на короткое время
они не оставались разомкнутыми. Форма сердечника значения
не имеет, но его сечение должно быть не меньше сечения по-
люса магнита и прилегать он должен ко всей плоскости обоих
полюсов. Если этого не сделать, магнитный поток магнита
уменьшится, так как сопротивление его силовым линиям возра-
стет. С уменьшением же магнитного потока сила, удерживаю-
щая в ориентированном состоянии молекулярные магнитики,
ослабнет, и они, вернувшись частично в хаотическое состояние,
уменьшат магнитные свойства магнита.

С этой же целью нельзя подвергать магниты резким ударам
и нагреванию. В обоих случаях молекулярные магнитики в той
или иной степени возвращаются в хаотическое состояние, и маг-
нит теряет свои свойства.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое магнетизм?

2. Что называется естественным и искусственным магнитом?

3. Что называется полюсами магнита и какие они имеют названия?
Что такое нейтральная линия?

5. Что такое магнитное поле?

6. Что понимают под магнитными силовыми линиями?
7. Какие вещества называются парамагнитными и какие диамагнитными?

8. Что называется магнитным спектром?

9. Что такое ферромагнитные вещества?

10. Как взаимодействуют между собой полюсы магнитов?

11. Как определить, намагничено ли данное тело или нет?

12. Как определить полюсы магнита?

13. В чем сущность молекулярной теории строения намагничивают»
щихся тел?

14» Что называется напряженностью магнитного поля и в каких едини*
цах она измеряется?

15. Что такое магнитный поток и в каких единицах он измеряется?

16. Что такое магнитная индукция и в каких единицах она измеряется?

17. Что такое магнитная проницаемость?

18. В чем сущность магнитного экранирования?

19. Как следует хранить магниты, чтобы предохранить их от размагии»
чивания?
i лава

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, СОЗДАВАЕМОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ,
ПРОХОДЯЩИМ ПО ПРОВОДНИКУ

Между электрическими и магнитными явлениями, как мы
уже упоминали выше, существует тесная связь. Эта Связь выра-
жается в том, что любые явления магнетизма сопровождаются
электрическими явлениями.

Проделаем следующий опыт. Сквозь лист плотной бумаги
(рис. 97) пропустим проводник и соединим его с полюсами
источника электрической энергии. В результате в цепи появится
электрический ток.

Теперь возьмем мелкие железные опилки и будем с некото-
рой высоты посыпать ими лист бумаги, одновременно посту-

Рис. 97. Расположение железных оптаотс вокруг проводника, по которому
проходит электрический ток
кивая по листу легкой палочкой. При этом заметим, что опилки
расположатся вокруг проводника по определенным линиям^
образующим ряд концентрических окружностей. Если, выклю-
чив ток, стряхнуть опилки и посыпать снова, одновременно
постукивая по бумаге, опилки расположатся самым беспоря-
дочным образом и ничего похожего в их расположении с преды-
дущим не будет.

Этот опыт указывает на то, что в пространстве вокруг про-
водника с током действуют какие-то силы, очень напоминающие
собой силы магнитного поля постоянного магнита.

Рис. 98. Действие магнитного поля электрического тока на магнитную
стрелку:

А — тока в цепи нет; Б — цепь замкнута, ток по проводнику идет от нас; В — цепь за-
мкнута, ток по проводнику идет на нас

Из предыдущей главы известно, что магнитное поле произ-
водит действие на магнитную стрелку. Посмотрим, будут ли
действовать на нее силы, возникающие в пространстве вокруг
проводника с током. Для этого над магнитной стрелкой парал-
лельно ей (рис. 98) поместим проводник и пропустим по нему
электрический ток. В момент замыкания цепи стрелка сразу же
повернется на некоторый угол, стремясь встать перпендикулярно
проводнику. Заметим сторону, в которую отклонится северный
конец стрелки, и, разомкнув цепь, изменим направление тока
в проводнике на обратное: При новом замыкании цепи увидим,
что стрелка отклснится на тот же угол, что и в первом случае,
но северный конец ее будет показывать уже в противоположную
сторону. При увеличении тока в проводнике угол поворота
стрелки (относительно исходного положения) будет увеличи-
ваться, а при уменьшении тока, наоборот, уменьшаться. Всякое
прекращение тока в проводнике неизбежно приводит к возвра-
щению стрелки в исходное положение.

Проделанный опыт убеждает нас в том, что природа дей-
ствующих на стрелку сил та же, что и сил, действующих в маг-
нитном поле постоянного магнита.
До включений
тока

После включения
тока

Рис. 99. Расположение магнитных стре-
лок вокруг проводника с током, пока-
зывающее, что магнитное поле распола-
гается по концентрическим окружностям

Так как магнитная стрелка всегда устанавливается, вдоль
магнитных силовых линий и притом так, что ее северный конец
совпадает с направлением силовых линий, то этот опыт дает
ответ сразу на несколько вопросов.

1. Отклонение стрелки подтверждает появление магнитного
поля вокруг проводника при прохождении по нему электриче-
ского тока. Кроме того, возвращение стрелки в исходное поло-
жение при прекращении тока в проводнике указывает, что маг-
нитное поле существует только при прохождении электрического
тока.

2. Стремление стрелки встать перпендикулярно к прямой, со-
единяющей ось проводника с осью вращения стрелки, свидетель-
ствует о том, что маг-
нитные силовые линии напра-
влены в плоскости, перпен-
дикулярной к проводнику,
и притом в виде концентри-
ческих окружностей.

Наиболее наглядное до-
казательство концентрично-
сти силовых линий может
быть получено, если провод-
ник расположить вертикаль-
но (рис. 99), а вокруг него
на одинаковых расстояниях
поместить несколько магнит-
ных стрелок.

Пока тока в проводнике
нет, стрелки обращены сво-
ими северными концами в
одну сторону. Но стоит
только пропустить по про-
воднику ток, как образовав-

шееся магнитное поле сразу же заставит расположиться их по
кругу, причем северные концы стрелок будут обращены в сто-
рону направления магнитных силовых линий.

Если при этом осторожно перемещать проводник вверх или
вниз, положение стрелок не изменится, указывая, что магнитное
поле располагается по всей длине проводника равномерно.

3. Направление магнитного поля, образующегося вокруг про-
водника, зависит от направления тока в проводнике. Всякое изме-
нение направления тока неизбежно связано с изменением напра-
вления магнитного поля.

Умение быстро и легко определить направление магнитного
поля имеет большое практическое значение. Делать это при
помощи магнитной стрелки не всегда удобно, а иногда и не-
возможно. Поэтому было предложено легко запоминаю-
щееся правило, получившее название «правила буравчика»
(рис. 100).
Заключается оно в следующем: если буравчик «ввинчивать»
в направлении движения электрического тока по проводнику, то
вращение его рукоятки покажет направление магнитного поля.

Довольно часто, изучая магнитные поля, создаваемые элек-
трическим током, приходится проводник изображать не весь,
а показывать только его сечение. В этих случаях, если ток
в проводнике идет от нас за плоскость рисунка (рис. 100),
в кружке, изображающем сечение проводника, ставят кре-
стик (хвостик стрел-
ки), в противном слу-
чае — точку (острие
стрелки).

4. Магнитное по-
ле вокруг проводни-
ка зависит от силы
тока, проходящего по
нему. При увеличе-
нии тока магнитный
поток и напряжен-
ность поля увеличи-
ваются, а при умень-
шении, наоборот,
уменьшаются.

Величина напря-
женности магнит-
от силы тока, длины

и формы проводника и от расстояния между проводником и точ-
кой поля, напряженность в которой рассматривается. Например,
напряженность магнитного поля, возникающего в пространстве
вокруг прямолинейного весьма длинного проводника, в данной
его точке, удаленной от проводника на расстояние а, опреде-
ляется по формуле

Направление то*о
в проводнике

Тон идёт от нос
зо плоскость
рисунна

Тон идёт но
мое из-за
плоскости
рисунка
проводника

Рис.

ного

100. Магнитное поле вокруг

током и определение направления его
«правилом буравчика»

поля, создаваемого током, зависит

где I — сила тока;

а — расстояние от рассматриваемой точки до проводника.

Если подставить в эту формулу силу тока I в амперах, а рас-
стояние а в метрах, то напряженность Н будет выражена в ампе-
рах на метр (л/л£) , т. е. в единицах, принятых для измерения на-
пряженности магнитного поля в системе единиц МКСА.

Пример. Определить напряженность магнитного поля в точке на рас-
стоянии а = 0,1 м от весьма длинного проводника, по которому протекает
ток силой I = 50 а.

Решение.

Н - — = = 1000 а[м.

а 0,1 '

Проводник с током воздействует не только на магниты. Рас-
положенные на небольшом расстоянии проводники, по которым
172
течет ток, также взаимно притягиваются или отталкиваются. Два
параллельных проводника взаимно притягиваются, если ток в них
направлен в одну и ту же сторону, и взаимно отталкиваются,
если ток направлен в противоположные стороны.

Величина силы взаимодействия между двумя параллельными
прямолинейными проводниками заданного поперечного сечения
и заданной длины зависит только от силы тока в них, если рас-
стояние между ними и среда, в которой они взаимодействуют,
не изменяются. На основании этой совершенно определенной за-
висимости силы взаимодействия между проводниками от вели-
чины тока в них была установлена единица силы тока — ампер,
принятая в качестве основной единицы в системе единиц МКСА.

В системе МКСА ампером называется так ой н е-
изменяющийся ток, который, протекая по каж-
дому из двух параллельных прямолинейных
проводников ничтожно малого сечения, рас-
положенных на расстоянии 2 м один от дру-
гого в безвоздушном пространстве, создает
между этими проводниками, на каждый метр
их длины, такую силу взаимодействия, кото-
рая сообщает ускорение 1 м!сек? массе, равной
одной десятимиллионной (0,0000001) кг.

2. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ КОЛЬЦЕВОГО ПРОВОДНИКА

В прямолинейном проводнике при прохождении по нему элек-
трического тока магнитное поле распределяется равномерно по
всей длине.

Однако это поле очень слабое и может быть обнаружено
магнитной стрелкой достаточно ясно только в непосредственной
близости к проводнику. Если же магнитную
дальше от проводника, где поле слабее, она
перестанет.

Увеличение тока в проводнике приводит
к увеличению магнитного поля, и стрелка
начинает отклоняться под его влиянием
уже на большем расстоянии от проводника.
Но чрезмерно увеличивать ток нельзя из-за
опасности сжечь проводник, да и все равно
полученное таким путем магнитное поле не
будет нас удовлетворять по своей вели-
чине.

Естественно возникает вопрос: нельзя
ли каким-нибудь путем сконцентрировать
это распыленное магнитное поле в одном
месте?

Возьмем прямолинейный проводник и,
не прекращая прохождения тока, будем по-
степенно сгибать его, пока не получим
кольцо (рис. 101). Магнитное поле,

стрелку отнести по-
реагировать на него

Рис. 101. Магнитное
поле кольцевого про-
водника
как связанное с проводником, только несколько изменит свою
форму. В частности, в середине кольца, где направление всех си-
ловых линий совпадает, напряженность несколько увеличится,:
а снаружи кольца, наоборот, несколько уменьшится.

В этом случае напряженность магнитного поля в центре
кольца определяется по формуле

в которой

/у — напряженность магнитного поля в амперах на метр

I — сила тока в амперах (а);

R— радиус кольца в метрах (м).

Пример. Определить напряженность магнитного поля в центре кольца,
если задано: = 0,2 м, I — 50 а.

Решение. Подставляя соответствующие значения величин в формулу
„ 2~/

Н — , находим:

/у = 2^1152. = 1570 а/м.

0,2

Рис. 102. Схема, показывающая, что
кольцевой проводник можно рассматри-
вать как небольшой магнит

Более яркое предста-
вление о характере рас-
пределения магнитного
поля вокруг кольцевого
проводника дает рис. 102,
на котором в левой части
показан кольцевой про-
водник, а в правом —f
его разрез.

Из рисунка видно, что
в отличие от прямолиней-
ного проводника в коль-
цевом проводнике магнит-
ный поток распреде-
ляется более выгодно’

в практическом отноше-
нии. Кольцевой проводник позволяет получить два полюса: се-,
верный — с той стороны, откуда магнитный поток выходит из.
плоскости кольцевого проводника, и южный — с той стороны,
где магнитный поток входит в него. Иначе говоря, кольцевой
проводник, по которому проходит электрический ток, может рас-
сматриваться нами как небольшой самостоятельный магнит.

3. СОЛЕНОИД

Если к кольцевому проводнику (рис. 103) поднести второй
такой же кольцевой проводник с током, их магнитные потоки
сложатся, образуя общий магнитный поток. Поднеся третий
кольцевой проводник, мы еще больше увеличим магнитный по-
ток, и т. д.
В этом случае каждый коль-
цевой проводник, или, как его
называют, виток, можно рассма-
тривать как ориентированный мо-
лекулярный магнитик постоян-
ного магнита, из суммы магнит-
ных потоков которых слагается
магнитный поток всего магнита.
Однако нет никакой надобности
делать из проводника отдельные
витки, а затем, пропустив по ним
электрический ток, складывать
вместе. Достаточно для этого сам
проводник свить в виде спи-

Рис. 103. Образование магнитного
поля двумя кольцевыми проводни-
ками (витками)

рали.

Проводник, сделанный в виде спирали, по которому пропущен
электрический ток, называется соленоидом.

Если для соленоида применить изолированную проволоку,
что даст возможность расположить витки вплотную, соленоид
получится очень компактным, а созданный им магнитный
поток достаточно большим и ничем не отличающимся по

своему характеру от потока постоянного магнита.

Рис. 104. Образование магнитного поля
соленоидом

Таким образом, соле-
ноид (рис. 104) можно
рассматривать как маг-
нит, имеющий два по-
люса: северный и южный.

Расположение полю-
сов соленоида зависит от
направления тока в нем.
При изменении направле-
ния тока в соленоиде по-
люсы также поменяются
местами.

Для практического
определения полюсов со-

леноида, в зависимости от направления в нем электрического
тока, служит правило правой руки (рис. 105). Оно заключается
в следующем: если ладонь правой руки с отогнутым в сторону
большим пальцем положить

на соленоид так, чтобы че-
тыре сложенных вместе
пальца совпадали по напра-
влению с током в витках,
то отогнутый в сторону
большой палец укажет се-
верный полюс соленоида.
Совершенно Очевидно, что
если известны полюсы соле-

Рис. 105. Определение полюсов
соленоида
ноида, то этим же способом может быть определено направле-
ние тока в его витках.

Магнитный поток, создаваемый соленоидом, находится в пря-
мой зависимости от силы тока, проходящего по соленоиду, и его
числа -витков — от произведения силы тока на число витков.

Произведение тока на число витков носит название ампер-
витков (а-в).

Таким образом, мы можем сказать, что магнитный поток,
создаваемый соленоидом, зависит от числа его ампер-витков.

4. ВТЯГИВАНИЕ СОЛЕНОИДОМ ЖЕЛЕЗНОГО СЕРДЕЧНИКА

Рис. 166. Втягивание соле-
ноидом железного сердеч-
ника

Если к одному из полюсов соленоида поднести железный
(стальной, чугунный) стержень, а затем включить ток, то сразу
же заметим, что железный стержень будет стремиться втянуться
внутрь соленоида, и с тем большей силой, чем ближе к полюсу
соленоида поднести его.

Причина указанного явления может быть объяснена следую-
щим образом. '

При поднесении железного стержня к какому-либо полюсу
соленоида, например к северному (рис. 106), магнитное поле
соленоида вызовет частичную ориентировку молекулярных маг-
нитиков железного стержня, вслед-
ствие чего им будут приобретены
некоторые магнитные свойства. Но
молекулярные магнитики ориентируют-
ся всегда в направлении действия маг-
нитного поля, а поэтому на
стороне стержня, обращенной к се-
верному полюсу соленоида, образует-
ся южный полюс, а на противополож-
ной — северный. Взаимодействие двух
различных полюсов (южного полюса
стержня и северного полюса солено-
ида) и будет причиной втягивания же-
лезного стержня внутрь соленоида.

По мере приближения стержня к
соленоиду намагничивание его увели-
чивается, а вместе с этим возрастает
и сила втягивания. Однако это будет
происходить только до определенного

предела, после чего действие втягивающих сил будет умень-
шаться и, наконец, совершенно прекратится. Практически сле-
дует считать втягивание прекратившимся, когда концы стержня
будут выступать на одинаковую длину с каждой стороны соле-
ноида или когда середина стержня будет совпадать, с серединой
соленоида. 4

Следует отметить, что втягивание железного стержня в со-
леноид происходит совершенно одинаково как со стороны
северного полюса, так и со стороны южного. Отсюда вывод:
при перемене направления тока в соленоиде направление дей-
ствия сил втягивания остается без изменения.

На втягивании соленоидом железного стержня (сердечника)
основано действие измерительных приборов, получивших назва-
ние электромагнитных.

Измерительный прибор (рис. 107) состоит из соленоида, пред-
ставляющего собой плоскую катушку 1 с узкой щелью. Против
щели на оси 2 закреплены железный сектор 3 и стрелка 4. Для
создания противодействующего момента служит спиральная
пружинка 5.

При пропускании электрического тока по обмотке катушки
в ее щели возникает магнитное поле. Это поле будет втягивать
внутрь железный сектор 3, который, поворачиваясь вместе
с осью, заставит отклониться на какой-то угол и стрелку при-
бора. Чем больший ток будет проходить по катушке, тем сильнее
будет втягиваться внутрь ее железный сектор и на больший
угол повернется стрелка. Полая трубка 6 и поршень 8 образуют
воздушный тормоз, успокаивающий

На рассмотренном принципе
основано устройство амперметров и
вольтметров. Различие между ними
лишь в том, что для амперметров
на катушку наматывается, как пра-
вило, небольшое число витков тол-
стой проволоки, а для вольтметров,
наоборот, — большое число витков
тонкой проволоки.

колебания стрелки.

Рис. 107. Схема устройства'из-
мерительного прибора, основан-
ного на свойстве соленоида
втягивать железный сердечник:
1 — катушка (.соленоид); 2 — ось; 3 —
железный сектор: 4 — стрелка-указа-

тель; 5 — спиральная пружинка; 6 —
полая трубка воздушного тормоза;

7 — проволочка; 8 — поршень

5. ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Несмотря на то что с увеличе-
нием числа ампер-витков магнитный
поток, создаваемый соленоидом,
также возрастает, действие его бу-
дет все же относительно слабым,
так как всему магнитному потоку
приходится проходить по воздуху.

Поместим внутрь соленоида, по
которому проходит ток, железный
стержень.

Под действием внешнего магнитного поля молекулярные
магнитики стержня ориентируются, их магнитные поля при этом
будут складываться, и железо приобретает магнитные свойства.
В результате внутри соленоида будет действовать два магнит-
ных потока: поток, созданный витками соленоида, и совпадаю-
щий с ним по направлению поток, образованный ориентирован-
ными молекулярными магнитиками железа. Отсюда общий маг-'
Рис. 108. Электромагнит

нитный поток соленоида значи-
тельно возрастет.

Соленоид, внутри которого по-
мещен железный стержень, назы-
вается электромагнитом (рис. 108).

Железный стержень носит на-
звание сердечника, а прово-
лока, по которой пропускается
электрический ток, — обмотки.

При одинаковом числе ампер-

витков и прочих равных условиях
магнитный поток электромагнита будет благодаря наличию сер-
дечника значительно больше потока соленоида, а отсюда значи-
тельнее и производимое им действие.

Александр Григорьевич Столетов
(18д9—189б)

Следовательно, по аналогии с соленоидом мы можем ска-
зать, что магнитный поток электромагнита зависит от числа
ампер-витков и от магнитной проницаемости материала его сер-
дечника.

При прекращении электрического тока соленоид полностью
теряет свои магнитные свойства.
В электромагните дело обстоит несколько иначе. Благодаря
наличию железного сердечника в нем после прекращения тока
в обмотке часть молекулярных магнитиков остается ориентиро-
ванной, и сердечник частично сохраняет свои магнитные свой-
ства (остаточный магнетизм). В тех случаях, когда наличие
остаточного магнетизма после прекращения тока в обмотке
электромагнита нежелательно, применяют сердечник, изготов-
ленный из очень мягкого железа.

По своим качествам электромагниты не только могут заме-
нить собой постоянные магниты, но во многих случаях превос-
ходят их в смысле удобства для практического использования.

Так, например, при помощи электромагнита можно получить
значительно больший магнитный поток, чем у постоянного маг-
нита; кроме того, величина этого потока по желанию может
изменяться в широких пределах, а для этого достаточно только
изменить ток в обмотке; изменением направления тока в об-
мотке может быть достигнуто изменение полюсов и т. д.

Поведение железа в магнитном поле тока было впервые
изучено русским физиком профессором Московского универси-
тета Александром Григорьевичем Столетовым. Открытые им
законы намагничивания железа легли в основу расчетов при
проектировании электрических машин и используются конструк-
торами всего мира по настоящее время.

6. МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ

Полный путь, по которому происходит замыкание магнитного
потока магнита или электромагнита, называется магнитной
цепью.

Благодаря намагничиванию железа общий магнитный поток
электромагнита по сравнению с соленоидом, даже при одинако-
вом числе ампер-витков, увеличивается. Иначе говоря, увеличе-
ние магнитного потока электромагнита происходит вследствие
увеличения магнитной проницаемости того участка внутри соле-
ноида, в котором расположен железный сердечник. Это значит,
что сопротивление магнитному потоку по сравнению с воздухом
уменьшилось.

Отсюда можно сделать общий вывод: увеличения магнит-
ного потока электромагнита при постоянном числе ампер-витков
можно достичь путем уменьшения сопротивления магнитной
цепи.

В электромагните А (рис. 109) сопротивление магнитной цепи
будет наибольшим, так как большую часть пути магнитный по-
ток совершает по воздуху. Присоединив к одному из полюсов
электромагнита Г-образное ярмо, достигнем значительного
уменьшения сопротивления цепи. В большей степени это будет
иметь место при U-образном ярме. Но в том и в другом случаях
не весь магнитный поток проходит по ярму, а часть его замы-
кается через воздух. Эта часть магнитного потока носит назва-
ние магнитного рассеивания, или магнитной
утечки. Не принимая участия в создании полезного магнит-
ного потока, рассеивающаяся часть потока, образующая поток
утечки, является потерянной.

Значительно уменьшить сопротивление магнитной цепи, а тем
самым и утечку магнитного потока можно, если сверху электро-
магнита поднести железную планку, называемую якорем.

Якорь

Междужелезюе
пространство

Рис. 109. Распределение магнитного потока электромагнита при различных
конструкциях сердечника:

А — магнитный поток электромагнита небольшой, так как большую часть пути поток прохо-
дит по воздуху; Б и В — присоединением к сердечнику электромагнита ярма достигается
уменьшение магнитного сопротивления и увеличение потока; Г — при поднесении якоря маг-
нитное сопротивление становится еще меньше

При этом магнитный поток будет только незначительное рас-
стояние проходить по воздуху, замыкаясь в основном через же-
лезо.

Та часть пути, которую магнитный поток в сложной магнит-
ной цепи проходит по воздуху, называется междужелез-
ным пространством.

Приблизив якорь непосредственно к полюсам электромаг-
нита до полного соприкосновения с ним, получим так называемую
замкнутую магнитную цепь, в которой магнитный по-
180
ток проходит только по железу. В этом случае сопротивление
цепи 'будет минимально, а магнитный поток (при данных ампер-
витках) достигнет наибольшей величины.

Исходя из сказанного выше, всегда при конструировании
электромагнитов стремятся его сердечнику и ярму придать та-
кую форму и размеру, которые обеспечили бы наименьшее со-
противление для магнитного потока и, следовательно, обеспе-
чили бы возможность его максимального использования.

7. СЛОЖНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ

Под сложными электромагнитами понимаются такие элек-

тромагниты, которые име-
ют не одну, а несколько
самостоятельных обмоток.
Это бывает необходимо
в том случае, когда ве-
личину или изменение
магнитного потока, созда-
ваемого электромагнитом,
хотят поставить в зависи-
мость от изменения тока
в нескольких электриче-
ских цепях.

При том направлении
тока, которое показано в
обмотках электромагнита,
изображенного в верхней
части рис. 110, магнитные
потоки, создаваемые ими,
имеют одинаковое напра-
вление, и общий магнит-
ный поток равен их
сумме.

Изменим теперь на-
правление тока в обмот-
ке b на обратное. Магнит-
ные потоки обеих обмоток
будут направлены один
другому навстречу. Если
по величине магнитный
поток обмотки а будет
больше потока обмотки Ь,
то результирующий маг-
нитный поток будет равен
разности потоков обеих
обмоток и сохранит на-
правление магнитного по-
тока Ъбмотки а. В ’этом

„ % А

'П7 ffffffPfff

% ФЬ

Рис. 110. Схемы сложных электромагнитов
с двумя обмотками.

Горизонтальными стрелками показано направление маг»
нитного потока, создаваемого каждой обмоткой

® а о о с i

Рис. 111. Схема сложного электромагнита
с тремя обмотками.

Горизонтальными стрелками показано направление маг-
нитного потока, создаваемого каждой обмоткой
случае часто говорят, что обмотка b будет размагничивать сер-
дечник.

Но может случиться, что магнитный поток обмотки b ока-
жется больше потока обмотки а. И здесь общий магнитный
поток будет равен разности обоих потоков, но направление его
будет совпадать с направлением обмотки Ь.

Во всех перечисленных выше случаях практически совер-
шенно безразлично, в каком направлении намотаны сами обмотки.

При определении величины и направления результирующего
потока важно лишь, в каком направлении проходят токи в об-
мотках. Если направления токов в обмотках совпадают, магнит-
ные потоки складываются, в противном случае они вычитаются.

На рис. 111 показан сложный электромагнит, состоящий из трех обмоток:
а, b нс. Если предположить, что магнитный поток, создаваемый обмоткой а,
пропорционален 100 ампер-виткам, обмоткой 6—10 ампер-виткам и обмот-
кой с — 30 ампер-виткам, то общий магнитный поток электромагнита (при-
нимая во внимание направление тока в обмотках) будет пропорционален:

100+10—30=80 ампер-виткам.

Сложные электромагниты находят себе применение в сле-
дующих приборах системы электрооборудования колесных и гу-
сеничных машин: реле обратного- тока, регуляторах напряже-,
ния, ограничителях тока, а также частично в электрических
стартерах.

8. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ И КОНСТРУКЦИЯ
НЕКОТОРЫХ ИЗ НИХ

Область применения электромагнитов чрезвычайно велика,
и использованы они могут быть для самых разнообразных це-
лей. В частности, широкое применение электромагниты имеют
в приборах зажигания и электрооборудования колесных и гусе-
ничных машин.

В таких приборах, как электромагнитные выключатели, элек-
трические сигналы, всевозможные реле, а также регуляторы на-
пряжения, применяются электромагниты, магнитный поток кото-
рых используется как средство для разнообразных механических
действий.

В электродвигателях взаимодействие магнитных полей, соз-
даваемых электромагнитами, используется для преобразования
электрической энергии в механическую. В генераторах (динамо-
машинах) магнитный поток, создаваемый электромагнитами, пе-
ресекается вращающимися проводниками, в результате чего
появляется электрический ток. То же самое можно сказать об
индукционной катушке и частично о магнето, в которых изме-
няющийся магнитный поток электромагнита используется для
преобразования электрического тока одного напряжения в тоК(
другого напряжения.
Рассмотрим некоторые случаи использования электромаг-
нитов.

Электромагнитный выключатель (реле). Электромагнитный
выключатель может быть в частных случаях использован для
включения и выключения электрического стартера.
Включается стартер обычно кнопкой, находящейся на щитке во-
дителя. Так как стартер потребляет очень большой ток, то,
чтобы не подводить к щитку длинных и большого сечения про-
водов, а на щитке не устанавливать громоздкого выключателя,
применяется специальный электромагнитный выключатель, уста-
навливаемый непосредственно на стартере или вблизи него.
Управление же выключателем производится небольшой кнопкой
со щитка водителя.

Электромагнитный выключатель (рис. 112) состоит из элек-
тромагнита 1, железного якоря 4, связанного с контактным
мостиком 2, и двух неподвижных контактов 3,

Рис. 112. Схема электромагнитного выключателя стартера:

1 — электромагнит; 2 — контактный мостик; 3 — неподвижный контакт;

4 — железный якорь

Если нажать на кнопку, расположенную на щитке водителя,
цепь батареи и обмотки электромагнитного выключателя за-
мкнется и ток с положительного полюса батареи пойдет по массе
на корпус электромагнитного выключателя, с него в обмотку
электромагнита 1 и через кнопку на щитке водителя возвратится
на отрицательный полюс батареи. Магнитный поток, создан-
ный электромагнитом, притянет якорь 4, а увлекаемый якорем
контактный мостик 2 соединит неподвижные контакты 3. В ре-
зультате замкнется вторая цепь: аккумуляторная батарея —
электрический стартер, и он начнет проворачивать коленчатый

вал двигателя.

Если кнопку отпустить, ток в обмотке электромагнита пре-
кратится, контактный мостик отойдет от неподвижных контактов
и цепь стартера прервется.

Электрический сигнал. Электрический сигнал (рис. 113)
служит для звуковой сигнализации из колесной или гусеничной
машины. Основной частью сиг-

Рис. 113. Электрический сигнал

нала (рис. 114) является элек-
тромагнит, состоящий из сер-
дечника 1 Ш-образной формы,
на котором помещена обмот-
ка 2. Против сердечника на
толкателе 3 укреплен железный
якорь 4, и одновременно толка-
тель жестко связан с упругой
стальной мембраной 5. Проти-
воположный конец толкателя

Рис. 114. Схема электрического
сигнала:

1 — сердечник; 2 — обмотка; 3 — толкатель;

4 — железный якорь; 5 — мембрана; 6 — пла-
стинчатая пружина; 7 — неподвижный контакт

упирается в пластинчатую пру-
жину 6 с подвижным контак-
том, против которого располо-
жен неподвижный контакт 7. В
нерабочем положении оба кон-
такта сомкнуты.

Если нажать на кнопку К,
цепь аккумуляторная батарея—
сигнал будет замкнута, и элек-
трический ток с положитель-
ного полюса батареи по массе,
через сомкнутые контакты
кнопки и сигнала пойдет в
обмотку электромагнита и по-
сле нее на отрицательный по-
люс батареи. В результате сер-
дечник электромагнита намаг-
нитится и якорь 4 притянется к
нему. Связанный с якорем тол-
катель 3 тотчас же разомкнет
контакты, прерывая этим са-
мым цепь электромагнита, от-
чего действие его прекратится,
и якорь вместе с толкателем
отойдет в первоначальное по-
ложение. Это приведет снова к смыканию контактов и притяги-
ванию якоря и т. Д.

Таким образом, пока нажата кнопка К, якорь будет непре-
рывно колебаться, а вместе с ним будет колебаться и стальная
мембрана, издавая при этом звук.

9. ГИСТЕРЕЗИС

В сердечнике любого электромагнита после выключения
тока всегда сохраняется часть магнитных свойств, называе-
мая остаточным магнетизмом. Величина остаточного магнетизма
зависит от свойств материала сердечника и достигает боль-
шего значения у закаленной стали и меньшего у мягкого же-
леза. Однако, как бы ни было мягко железо, остаточный магне-
тизм все же будет оказывать известное влияние в том случае,
если по условиям работы прибора необходимо перемагничива-
ние его сердечника, т. е. размагничивание до нуля и намагничи-
вание в противоположном направлении.

Действительно, при всяком изменении направления тока
в обмотке электромагнита необходимо (благодаря наличию
в сердечнике остаточного магнетизма) сначала размагнитить
сердечник, и только после этого он может быть намагничен в но-
вом направлении. Для этого потребуется какой-то магнитный
поток противоположного направления.

Иначе говоря, изменение намагничивания сердечника (маг-
нитной индукции) всегда отстает от соответствующих изменений
магнитного потока (напряженности магнитного поля), создавае-
мого обмоткой.

Это отставание магнитной индукции от напряженности маг-
нитного поля носит название гистерезиса.

При каждом новом намагничивании сердечника для уничто-
жения его остаточного магнетизма приходится действо-
вать на сердечник магнитным потоком противоположного
направления.

Практически это будет означать затрату какой-то части
электрической энергии на преодоление коэрцитивной силы, за-
трудняющей поворот молекулярных магнитиков в новое поло-
жение. Затраченная на это энергия выделяется в железе в виде
тепла и представляет потери на перемагничивание, или, как го^-
ворят, потери на гистерезис.

Исходя из сказанного, железо, подверженное в том или
ином приборе непрерывному перемагничиванию (сердечники яко-
рей генераторов и электромоторов, сердечники трансформато-
ров), должно выбираться всегда мягкое, с очень небольшой
коэрцитивной силой. Это дает возможность уменьшить потери
на гистерезис и тем самым повысить к. п. д. электрической ма-
шины или прибора.
10. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ
И ПОМЕЩЕННЫМ В НЕГО ПРОВОДНИКОМ С ТОКОМ

Говоря о свойствах магнитного поля постоянного магнита,
а также магнитного поля, образуемого электрическим током, мы
останавливали наше внимание на том, как магнитное поле
влияет »лишь на полюсы магнита. Однако влияние магнитного
поля испытывают на себе не только полюсы магнитов, но и элек-
трические заряды. Магнитное поле воздействует с определенной
силой на электрические заряды, движущиеся в его пределах.
Величина этой силы тем больше, чем больше магнитная индук-
ция поля, а также чем больше заряд и выше скорость его дви-
жения. (Магнитное поле не оказывает никакого влияния на не-
подвижные заряды и на заряды, движущиеся вдоль магнитных
линий.) Сила, которую испытывает на себе движущийся в маг-
нитном поле заряд, всегда направлена перпендикулярно к маг-
нитным линиям и направлению движения заряда.

Электрический ток в металлическом проводнике можно рас-
сматривать как упорядоченное движение электронов (отрица-
тельных зарядов). Следовательно, проводник с током, внесенный
в магнитное поле, должен испытывать на себе силу со стороны
поля. В действительности оно так и есть. Например, на прямо-
линейный проводник с током, находящийся в магнитном поле
(рис. 115), действует сила F. Величина этой силы равна сумме

Рис. 115. Проводник с током, внесенный в магнитное поле,
испытывает со стороны магнитного поля силу, направление
которой зависит от направления тока в проводнике

сил, приложенных со стороны поля к электронам. Если ток
в проводнике направлен от нас за плоскость чертежа, как пока-
зано на рис. 115, А, то сила F направлена вниз. В том случае,
когда направление тока станет противоположным, сила будет
направлена вверх (рис. 115,5). В любом случае сила направлена
перпендикулярно к магнитным линиям и проводнику (направле-
нию движения зарядов).

Взаимодействие проводника, по которому проходит ток,
с магнитом можно объяснить свойствами магнитных линий,
а именно: стремлением их сокращаться по длине и взаимным
отталкиванием одинаково направленных магнитных линий (бо-
ковой распор линий).
Из рассмотренного ранее нам известно, что вокруг всякого
проводника с током существует магнитное поле. Если такой про-
водник поместить между полюсами магнита, то его магнитное
поле, изображенное на рис. 116, А в виде концентрических кру-
говых линий (направление линий определяется по правилу
буравчика), будет взаимодействовать с магнитным полем маг-
нита, показанным параллельными линиями, направленными от
северного полюса магнита к южному. Эти два различных по
характеру поля, образуемые в одном и том же пространстве,
самостоятельно существовать не могут.

Рис. 116. Определение направления силы действия магнитного
поля на проводник с током

В результате их взаимодействия получается суммарное маг-
нитное поле, показанное на рис. 116,5. Над проводником, где
направление магнитных линий обоих полей совпадает, происхо-
дит сгущение линий, а под проводником, где одни магнитные
линии направлены на-

встречу другим, — разре-
жение линий. Магнитные
линии результирующего
поля, стремясь сократить-
ся по длине и оттолкнуть-
ся одна от другой в попе-
речном направлении, вы-
талкивают проводник из
поля вниз, т. е. испытывае-
мая проводником сила в
этогА случае направлена
вниз.

Если изменить напра-
вление тока в проводнике
на обратное, то провод-
ник будет двигаться в на-
правлении, противополож-
ном первому, т. е. снизу
вверх. Совершенно оче-

Рис. 117. Определение направления движе-
ния проводника с током, внесенного в маг-
нитное поле, правилом «ладони левой руки»

видно, что если, не меняя
направления тока в про-
воднике, изменить напра-
вление магнитного поля, в которое он помещен, направление
движения проводника также изменится.

Для определения направления движения проводника приме-
няют правило л а д о н и левой руки (рис. 117).

Оно заключается в следующем: если левую руку, внесенную
в магнитное поле, повернуть ладонью к северному полюсу,
а четыре сложенных вместе пальца совместить с направлением
тока в проводнике, то отогнутый в сторону большой палец ука-
жет направление движения проводника.

Это правило было введено в электротехнику русским физи-
ком Э. X. Ленцем и получило название, правила Ленца.

Величина механической силы, сообщающей проводнику по-
ступательное движение, будет зависеть от магнитной индукции,
силы тока в проводнике и от длины той части проводника, кото-
рая располагается в магнитном поле (активная длина провод-
ника).

Указанная выше зависимость может быть выражена фор-
мулой

F—BIL,

где F — сила, действующая на проводник, в ньютонах (я);

I — ток в амперах (а);

I —-активная длина проводника в метрах (м).

Из этой формулы находим, что магнитная индукция равна

Подставляя в это выражение соответствующие единицы, при-
нятые в системе МКСА, находим размерность единицы магнит-
ной индукции:

Q __ 1 ньютон

1 ампер-1 метр *

Но, как известно,

. 1 джоуль

1 НЬЮТОН = ,

1 метр

или

1 ватт-1 секунда 1 вольт-1 ампер«1 секунда
ньютон ----------Гмётр-------==--------------------------

После подстановки в выражение для единицы магнитной
индукции полученного значения 1 ньютона и сокращения по-
лучаем

&___ 1 вольт-секунда / в-сек \

1 кв. метр \ м2 )'

Это и есть единица магнитной индукции, принятая в системе
единиц МКСА.

Нетрудно заключить, что поступательное движение провод-
ника будет иметь место только до тех пор, пока по проводнику
188
будет проходить электрический ток и сам он будет находиться
в магнитном поле. Если прекратить прохождение тока по про-
воднику (прервать цепь) или же если проводник выйдет из маг-
нитного поля, сила взаимодействия проводника с магнитным по-
лем тотчас же исчезнет.

На взаимодействии проводника с током и магнитного поля
основано устройство электродвигателей (глава XIII).

Этот же принцип положен в основу устройства магнито-
электрических измерительных приборов. Магнитоэлектри-
ческий измерительный прибор (рис. 118) состоит из подково-

Рис. 118. Схема магнитоэлектрического измерительного прибора:
1 — магнит; 2 — полюсные башмаки; 3—'Подвижная Катушка с обмоткой; 7 — стрелка-
указатель; 8 — железный цилиндр

образного магнита /, между полюсными башмаками 2 которого
на полуосях укреплена легкая подвижная катушка 3 с обмот-
кой. На одной из полуосей укреплена стрелка. Электрический
ток в обмотке катушки подводится при помощи двух спираль-
ных пружинок, которые одновременно используются и для со-
здания противодействующего момента.

Если пропустить по обмотке катушки электрический ток, то
созданное им магнитное поле, взаимодействуя с полем магнита,
будет стремиться повернуть катушку, а вместе с ней и стрелку
на какой-то угол. Чем больше будет проходить ток по обмотке
катушки, тем на больший угол будет отклоняться и стрелка.

На рассмотренном принципе основано устройство как вольт-
метров, так и амперметров. При использовании прибора в каче-
стве вольтметра последовательно с обмоткой катушки включают
дополнительное сопротивление, а при использовании в качестве
амперметра — параллельно шунт.

11. НЕКОТОРЫЕ ДОБАВЛЕНИЯ К МОЛЕКУЛЯРНОЙ ТЕОРИИ

Молекулярная теория, объясняющая способность ферро-
магнитных тел намагничиваться, исходит из предположения,
что в этих телах имеются так называемые молекулярные маг-
нитики, но она не объясняет происхождения этих магнитиков.
Ответ на эти вопросы современная физика находит в элек-
тронной теории.

По современным представлениям атом любого вещества
состоит из ядра и вращающихся вокруг пего электронов. Вра-
щение отдельного электрона по своей орбите, т. е. непрерывное
вращение по орбите отрицательного заряда, может быть уподоб-
лено движению электрического тока в кольцевом проводнике. Но
ток в кольцевом проводнике вызывает появление магнитного
поля, поэтому в результате движения электрона по орбите так-
же будет возникать его собственное магнитное поле в направле-
нии, определяемом по правилу правой руки для соленоида или
кольцевого проводника с током.

В состав атома входит не один, а несколько электронов;
в молекулах же, состоящих из атомов, число электронов может
достигать нескольких десятков. Орбиты электронов молекулы не
совпадают одна с другой, поэтому и направление образуемых
электронами магнитных полей также не совпадает. Это обстоя-
тельство приводит к тому, что магнитное поле каждой молекулы
не равно простой арифметической сумме магнитных полей, обра-

Рис. 119. Расположение элементарных кольцевых токов
в парамагнитном (ферромагнитном) теле:

А — до намагничивания; Б — после намагничивания

зуемых электронами. Оно для молекул подавляющего боль-
шинства веществ равно лишь части этой суммы, а для некото-
рых веществ равно нулю.

Те вещества, молекулы которых при обычном состоянии ве-
щества не обладают магнитными свойствами, называются д и а-
магнитными. Остальные вещества называются пара-
магнитными (к ним относятся и ферромагнитные).
Таким образом, магнитное поле каждой молекулы парамаг-
нитного и ферромагнитного веществ можно рассматривать как
поле элементарного кольцевого тока, равное по величине и на-
правлению магнитному полю молекулы.

При обычном состоянии этих веществ элементарные кольце-
вые токи расположены в пространстве хаотично, поэтому тела из
таких материалов в этом случае не проявляют магнитных
свойств (рис. 119, Л)* Если же парамагнитное вещество внести
в магнитное поле, то элементарные кольцевые токи ориенти-
руются, <г. е. они повернутся под действием этого поля так, что
образуемые ими магнитные поля совпадут по направлению
с внешним магнитным полем (рис. 119, Б).

Иное происходит в диамагнитном веществе, помещенном во
внешнее магнитное поле. Характер движения электронов в моле-
кулах такого вещества изменяется под действием внешнего поля
так, что нейтральные в магнитном отношении молекулы стано-
вятся намагниченными. Однако магнитное поле молекул диамаг-
нитных веществ всегда противоположно внешнему полю.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как определить направление магнитного поля, возникающего вокруг
проводника, по которому проходит электрический ток?

2. Что называется соленоидом?

3. От чего зависит расположение полюсов соленоида и как их опре-
делить?

4. От чего зависит напряженность магнитного поля соленоида?

5. Почему соленоид обладает способностью втягивать в себя железные
сердечники?

6. Что такое электромагнит и чем его свойства отличаются от свойств
соленоида?

7. В каких приборах зажигания и электрооборудования применяются
электрома г ниты?

8. Что называется магнитной цепью и от чего зависит ее сопротивление?

9. Что такое гистерезис?

10. Что такое потери на гистерезис, где они имеют место и как их
уменьшить?

11. В чем заключается взаимодействие проводника с током, помещенным
в магнитное поле? i

12. Как определить направление движения проводника?

13. Где может быть использовано взаимодействие проводника, по кото-
рому течет ток, с магнитным полем?

14. Как современная физика объясняет происхождение молекулярных
магнитиков?
Глава XI

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

1. СУЩНОСТЬ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Прямолинейный проводник с током, помещенный в магнитное
поле таким образом, чтобы его ось не совпадала по направлению
с магнитными линиями, испытывает со стороны этого поля вы-
талкивание, т. е. начинает двигаться, стремясь выйти за пределы
магнитного поля.

Исследуя это явление, английский физик Фарадей высказал
предположение, что если проводник без тока заставить под дей-
ствием какой-либо внешней силы двигаться в магнитном поле, то
в проводнике должен появиться электрический ток.

После целого ряда опытов Фарадею удалось подтвердить
свою мысль, получив в .замкнутой цепи электрический ток при
условии, что какой-то участок этой цепи, двигаясь, пересекает
магнитное поле, созданное магнитом или электромагнитом.

Указанное выше явление получило название электромаг-
нитной индукции, а полученный этим путем электрический
ток стал именоваться индуктированным током.

Причиной возникновения электрического тока в любой за-
мкнутой цепи является э. д. с. Таким образом, удалось получить
новый способ возбуждения э.д.с., отличный от химического,
имеющего место в гальванических элементах и аккумуляторах.
Этот способ впоследствии и был положен в основу конструирова-
ния новых мощных источников электрической энергии, получив-
ших название электрических генераторов.

2. ПОЛУЧЕНИЕ ИНДУКТИРОВАННОЙ Э. Д. С. ПУТЕМ ДВИЖЕНИЯ
ПРОВОДНИКА В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Познакомимся теперь с явлением электромагнитной индук-
ции подробнее.

Возьмем магнит (рис. 120) и предположим, что между его по-
люсами магнитное поле равномерное. Затем внесем в это поле
проводник АБ и будем перемещать его так, чтобы проводник пе-
ресекал магнитный поток (или, с целью упрощения, будем го-
ворить— магнитные силовые линии). В результате пересечения
192
в проводнике возникает э. д. с., которая носит название индук-
тированной электродвижущей силы.

Сущность этого на первый взгляд загадочного явления та же,
что и явления взаимодействия проводника, по которому прохо-
дит ток, с магнитным полем. Она состоит в том, что на всякий
электрический заряд, движущийся в магнитном поле, действует
со стороны поля механическая сила, направленная перпендику-
лярно к магнитным линиям поля и направлению движения
заряда. (Поле не оказывает никакого действия на те заряды,
которые движутся вдоль магнитных линий.)

Рассматриваемый на рис. 120 проводник, пересекающий при
своем движении магнитные линии, как и всякий другой метал-
лический проводник, содержит громадное количество свободных
электронов — отрицательных зарядов. Каждый такой заряд, дви-
гаясь вместе с проводником, испытывает на себе действие меха-
нической силы со стороны поля. Так как направление движения
электронов вместе с проводником для всех электронов одно и то
же, то и сила, с которой действует поле на каждый электрон,
направлена в одну и ту же сторону. В силу этого все электроны
проводника стремятся двигаться в одном направлении. Это на-
правление показано на рис. 120 стрелкой вдоль проводника.

Обнаружить индуктированную э. д. с. нетрудно, если к кон-
цам проводника АБ при помощи гибких проводников присоеди-
нить чувствительный гальванометр Г и образовать таким обра-
зом замкнутую цепь. Появляющаяся индуктированная э. д. с.
в проводнике тотчас же вызовет ток в замкнутой цепи и откло-
нение стрелки гальванометра.

Пока проводник неподвижен, стрелка гальванометра будет
стоять на нуле, показывая, что тока нет в цепи, а следова-
тельно, нет и э. д. с. Но стоит только начать двигать проводник
так, чтобы он пересекал магнитные силовые линии, стрелка
гальванометра тотчас же отклонится, указывая на появление
тока.

Прекращение движения проводника даже при условии,
что он сам продолжает оставаться в магнитном поле, приводит
к прекращению тока в цепи, и стрелка гальванометра возвра-
щается на нуль.

Если же проводник двигать не перпендикулярно к магнит-
ным силовым линиям, а параллельно им, стрелка гальванометра
будет оставаться на нуле, указывая на то, что индуктирован-
ного тока нет.

Отсюда можно сделать следующий вывод: индуктированная
электродвижущая сила возникает в проводнике лишь в том слу*
чае, если проводник двигается в магнитном поде и при своё&$
движении пересекает магнитные силовые линии этого поля.

Индуктированная э.д.с. может быть получена и в том слу-
чае, когда проводник будет оставаться неподвижным, а дви-
гаться будет само магнитное поле, но так, чтобы его магнитные
силовые линии пересекали проводник.
Таким образом, достаточным условием для получения индук-
тированной э. д. с. является пересечение магнитных силовых
линий проводником. Совершенно безразлично, движется ли при
этом проводник относительно магнитного поля, или, наоборот,
магнитное поле относительно проводника.

Следует иметь в виду, что индуктирование э.д.с. в провод-
нике происходит независимо от того, замкнут он или разомкнут.
В первом случае это дает право говорить, что в проводнике
индуктируется электрический ток, хотя в действительности
индуктируется э.д.с., а ток является лишь следствием и возни-
кает только при условии, что проводник будет замкнут на ка-
кое-то сопротивление.

Рис. 120. Получение индуктиро-
ванной э. д. с. путем перемеще-
ния проводника в магнитном поле

Рис. 121. Определение направле-
ния индуктированной э. д. с. (тока)
при помощи правила «ладони пра-
вой руки»

Направление индуктированной э.д.с. Двигая проводник впра-
во или влево (рис. 120), мы заметим, что в зависимости от на-
правления движения проводника отклонение стрелки гальвано-
метра будет происходить или в одну сторону, или в другую.
Отсюда следует, что при всяком изменении направления дви-
жения проводника в магнитном поле меняется направле-
ние индуктированной э. д. с. Это в свою очередь приводит к из-
менению направления тока в цепи и соответственно к измене-
нию отклонения стрелки гальванометра.

Для определения направления индуктированной э.д.с. в про-
воднике в зависимости от направления движения его в ^магнит-
ном поле применяют правило ладони правой, руки
(рис. 121).
Это правило заключается в следующем: если правую руку,
внесенную в магнитное поле, повернуть ладонью к северному
полюсу, а отогнутый в сторону большой палец совместить с на-
правлением движения проводника в магнитном поле, то четыре
сложенных вместе пальца покажут направление индуктированной
электродвижущей, силы.

При определении направления индуктированной э.д.с., когда
неподвижным является проводник, а двигается пересекающее
его магнитное поле, правило ладони правой руки следует приме-
нять все-таки по отношению к проводнику, считая, что он
перемещается навстречу движению магнитного поля.

Здесь интересно отметить следующее.

Предположим, что проводник под действием приложенной к нему внеш-
ней силы Fi (рис. 122) двигается снизу вверх, пересекая магнитные силовые
линии. Если цепь проводника замкнута, в ней вследствие индуктирования
э. д. с. возникает электрический ток в направлении (определенном ладонью
правой руки) от нас на плоскость чертежа.

Но всякий проводник с током, помещенный в магнитное поле, сам испы-
тывает действие механической силы, стремящейся 'вытолкнуть его из магнит-
ного поля. Определив при помощи ладони левой руки направление вытал-
кивающей силы F2, действующей на проводник, мы увидим, что она имеет
направление, противоположное той силе (Ei), которая заставляет проводник
пересекать магнитное поле.

Отсюда следует важный практический вывод, сделанный русским физи-
ком Э. X. Ленцем: поддержание в проводнике индуктированного тока требует
приложения к нему внешней механи-

ческой силы, и тем большей по вели-
чине, чем больше в нем ток. На-
оборот, при размыкании цепи двигаю-
щегося проводника, когда в нем бу-
дет индуктироваться только э. д. с.,
к проводнику потребуется прило-
жить очень небольшую механическую
силу, достаточную лишь для преодо-
ления сопротивления воздуха. Этот
вывод объяснит нам в дальнейшем,
почему работающий под нагрузкой
генератор потребляет от первичного
двигателя значительно большую ме-
ханическую мощность, чем генера-
тор, работающий вхолостую.

Рис. 122. Замкнутый проводник, дви-
гающийся в магнитном поле, испыты-
вает в результате прохождения по
проводнику индуктированного тока
противодействие своему движению
с силой F2

Причины, влияющие на ве-
личину индуктированной э.д.с.
Любой проводник, пересекаю-
щий магнитное поле, может рассматриваться нами как неболь-
шой источник э. д. с. или источник электрической энергии.

Но всякий источник электрической энергии в зависимости,
от того, где он используется, должен развивать определенную
э.д.с. (напряжение). Йоэтому, желая использовать проводник,
пересекающий магнитное поле в качестве источника, мы должны

прежде всего решить вопрос: от каких же причин зависит вели-
чина э.д.с., индуктирующейся в проводнике, и что нужно сде-
лать для того, чтобы получить ее нужной величины.
Многочисленные исследования показывают, что во Ьсех
случаях величина индуктированной электродвижущей силы за-
висит от числа магнитных силовых линий, пересекаемых провод-
ником в единицу времени (в секунду). Чем больше магнитных
силовых линий будет пересекать проводник в одну секунду, тем
больше будет и индуктированная э.д.с.

Но число силовых линий, пересекаемых проводником в еди-
ницу времени, зависит'прежде всего от индукции В магнитного
потока, в котором двигается проводник, затем от длины самого
проводника и, наконец, от скорости движения проводника
в магнитном поле. Отсюда и величина индуктированной э.д.с.
будет зависеть:

1. От магнитной индукции.

2. От длины проводника или, точнее, от длины той части
проводника, которая пересекает магнитные силовые линии. Эта
часть проводника носит название активной.

3. От скорости, с какой проводник пересекает магнитные
силовые линии.

Если магнитную индукцию обозначить через В, длину про*
водника через /, а скорость движения проводника в магнитном
поле через v, то приведенную выше зависимость можно выра-
зить математически:

E = Blv.

Приведенное выражение будет справедливо лишь в том слу-
чае, если проводник пересекает силовые линии, двигаясь строго
перпендикулярно к ним. Всякое отклонение от этого направле-
ния неизбежно приведет к уменьшению индуктированной э.д.с.

на

проводник пересекает силовые линии,
величину индуктированной э. д. с.

8 ^-Направлениедвижения
проводника

Рис. 123. Влияние угла, под которым

И действительно, если
проводник, двигаясь перпен-
дикулярно к магнитным си*
ловым линиям, переместится
из точки А (рис. 123) в
точку В, то при этом им
будет пересечено какое-то
вполне определенное число
силовых линий. Если этот
же проводник будет дви-
гаться с прежней скоростью,
но не перпендикулярно к
силовым линиям, а под ка-

ким-то углом а, то, совершив
точку С и пересечет при этом

такой же путь, он придет в
меньшее число магнитных сило-

вых линий. Соответственно с этим уменьшится и э.д.с., индукти-

рующаяся в проводнике.

Отсюда в общую формулу для определения индуктированной
э. д. с. должна быть введена величина sin а, учитывающая
угол, под которым проводник пересекает магнитные силовые
линии.
В тех случаях, когда индуктированную э.д.с. желательно
выразить в вольтах, магнитная индукция должна быть взята
в веберах на квадратный метр, длина проводника в метрах,,
а скорость движения проводника в метрах в секунду.

Таким образом, формула примет следующий вид:

Е — Blv sin а.

В частном случае (наиболее благоприятном), когда движение
проводника будет происходить перпендикулярно к силовым ли-
ниям, а=90° и sin 90° = 1. Во всех остальных случаях sin сбудет
меньше единицы, соответственно меньше будет и величина
индуктированной э. д. с.

3. ПОЛУЧЕНИЕ ИНДУКТИРОВАННОЙ Э. Д. С. ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ
МАГНИТНОГО ПОТОКА ВНУТРИ КОНТУРА

Фарадей, опытным путем исследуя явление электромагнитной
индукции, пришел к убеждению, что индуктированная э. д. с.
есть результат пересечения проводником действительно суще-
ствующих физических магнитных линий, из которых состоит лю-
бой магнитный поток.

Полученные Фарадеем результаты исследований были по-
дробно изучены и математически обработаны Максвеллом, пол-

ностью придерживавшимся точки зрения
Фарадея.

Исходя из предположения, что маг-
нитные силовые линии непрерывны и
замкнуты на себя, Максвелл показал, что
индуктированная э. д. с. может быть по-
лучена также путем изменения магнит-
ного потока внутри контура, образуемого
проводником, свернутым в виде кольца
(витка) или обмотки (катушки), состоя-
щей из нескольких витков. Иногда коль-
цевой проводник или катушку называют
просто контуром и говорят, что ин-
дуктированная э. д. с. получается в ре-
зультате изменения магнитного потока,
проходящего внутри контура, или в ре-
зультате «пронизывания» контура изме-
няющимся магнитным потоком.

Возьмем петлеобразный проводник
(рис. 124) и будем подносить к нему маг-
нит так, чтобы его силовые линии вхо-
дили внутрь контура, образованного про-
водником. При этом при всяком измене-

Рпс. 124. Индуктирова-
ние э. д. с. изменением
магнитного потока вну-
три петлеобразного про-
водника

ним числа магнитных силовых линий внутри контура, вызывае-
мом приближением или удалением магнита, в контуре будет
индуктироваться э. д. с. Убедиться в этом можно, если при по-
мощи гибких проводничков присоединить к контуру гальвано-
метр и этим самым замкнуть цепь. Тогда индуктированная э. д. с.
вызовет появление тока, который, проходя по гальванометру,
приведет к отклонению его стрелки.

Если изменения числа магнитных силовых линий внутри кон-
тура происходить не будет (магнит остановлен в каком-либо
положении), индуктирование э. д. с. также прекратится, и стрел-
ка гальванометра, возвратясь на нуль, укажет на отсутствие
тока в цепи.

Таким образом, для получения индуктированной э. д. с.
важно не наличие магнитного потока внутри контура, а изме-
нение этого потока по величине. Очень важно знать, что дан-
ному изменению магнитного потока, охватываемого контуром,
соответствует строго определенное количество электричества,
проходящего через любое поперечное сечение проводника, обра-
зующего данный контур. Это обстоятельство позволило устано-
вить единицу для измерения магнитного потока. Как нам изве-
стно, в качестве такой единицы в системе единиц МКСА при-,
нята вольт-секунда.

В о л ь т - с е к у н д а это такой магнитный поток,
при уменьшении которого до нуля через по-
перечное сечение электрической цепи, сцеп-
ленной с этим потоком и имеющей сопротив-
ление 1 ом, протекает количество электриче-
ства, равное 1 кулону.

Изменения магнитного потока в контуре с целью индукти-
рования в нем э. д. с. практически можно достигнуть различ-
ными способами.

Наиболее употребительными, применяемыми в приборах
зажигания и электрооборудования колесных и гусеничных ма-
шин, являются следующие:

1. Изменение магнитного потока с помощью изменения тока
в обмотке электромагнита.

2. Изменение магнитного потока с помощью вращающегося
магнита.

Первый способ получения индуктированной э. д. с. находит
применение в индукционных катушках, а второй — в магнето
высокого напряжения.

Направление индуктированной э. д. с. Возьмем проволочный
виток, концы которого соединены с чувствительным гальвано-
метром, и будем то приближать к нему, то удалять постоянный
магнит (рис. 125). Наблюдая при этом за гальванометром, уви-
дим, что стрелка отклоняется то в одну, то в другую сторону от
нуля. Это говорит о том, что при движении магнита в проволоч-
ном витке возникает индуктированный ток, направление которого
меняется при изменении направления движения магнита. Если
198
оставить в покое магнит и перемещать относительно него виток,
то картина не изменится.

В обоих случаях взаимного перемещения магнита и витка
происходит пересечение витком магнитных линий поля магнита,
и поэтому в витке индуктируется электрический ток. Направле-
ние этого тока можно определить по правилу ладони правой
руки. Однако направление тока можно найти на основании за-
кона, открытого Э. X. Ленцем.

А 6

Рис. 125. Направление индуктированной э. д. с.
в контуре в зависимости от направления движения
магнита

Из предыдущего раздела этой главы нам уже известно, что
проводник, в котором возникает индуктированный ток, испыты-
вает со стороны магнитного поля механическую силу, направ-
ленную против силы, вызывающей движение проводника. Это
объясняется тем, что, по закону Ленца, индуктированный ток
всегда имеет такое направление, при котором этот ток противо-
действует причине, вызвавшей его.

Причиной, вызывающей ток в витке (рис. 125,Д), служит
приближение к нему магнита. Следовательно, направление тока
в витке должно быть таким, чтобы возбуждаемое им магнитное
поле противодействовало приближению магнита. Это значит,
что на стороне витка, обращенной к магниту, должен быть
северный полюс. Исходя из этого, устанавливаем по пра-
вилу буравчика, что ток должен быть направлен по часовой
стрелке.

В случае, соответствующем рис. 125, Б, причиной возникнове-
ния индуктированного тока служит удаление магнита от витка.
Противодействовать удалению магнита ток будет при условии,
если на стороне витка, обращенной к магниту, будет возникать
южный полюс. В этом случае индуктированный ток и образуемое
им магнитное поле должны быть направлены так, как показано
на рис. 125,5.

Рассматривая рис. 125, можно убедиться в том, что в случае
приближения магнита к витку магнитный поток, охватываемый
витком (контуром), увеличивается, а при удалении магнита маг-
'нитный поток внутри контура уменьшается. Учитывая это, закон
Ленца можно сформулировать так.- при увеличении маг-
нитного потока, пронизывающего контур, по-
ток, создаваемый индуктированным током,
направлен против внешнего потока (рис. 125, Л)
(препятствует его увеличению); при уменьшении потока,
пронизывающего контур, поток, создаваемый
индуктированным током, направлен в ту же
сторону, что и внешний? поток (рис. 125,5) (пре-
пятствует его уменьшению).

Причины, влияющие на веЛиФйну индуктироЬанной э. д. с.
При определении величины индуктированной э. д. с. в случае
пересечения проводником магнитного поля было установлено,
что она зависит от числа магнитных силовых линий, пересекае-
мых проводником в единицу времени (секунду).

В контуре, пронизываемом магнитным потоком, э. д. с.
индуктируется только тогда, когда изменяется по величине маг-
нитный поток, и если контур будет состоять из одного витка,
то величина индуктированной в нем э.-д. с. будет зависеть от
скорости изменения магнитного потока. Чем быстрее изменяется,
т. е. появляется или исчезает, магнитный поток, тем больше бу-
дет и величина индуктированной э. д. с.

В том случае, если контур будет состоять не из одного витка,
а из нескольких, образуя таким образом катушку, пронизывае-
мую магнитным потоком, то благодаря тому, что отдельные
витки катушки соединены последовательно, э. д. с., индуктирую-
щиеся в каждом витке, будут складываться, и общая э. д. с.
может достигнуть большой величины.

Из сказанного мы должны будем сделать следующий вывод:
величина индуктированной электродвижущей силы в контуре
(катушке), пронизываемом магнитным потоком, будет зависеть
от числа витков контура и от скорости изменения магнитного
потока, пронизывающего контур.

Если обозначить число витков контура через w, а скорость
АФ

изменения потока через —-то величина индуктированной э.д.с.
в контуре, выраженная в вольтах, может быть определена пр
следующей формуле:

г- ДФ

Е — — м-ц.

В этой формуле АФ — величина, на которую изменился маг-
нитный поток в веберах на кв. метр за промежуток времени АЛ
200
Следовательно, отношение величины, на которую изменился поток,
к промежутку времени, в течение которого это изменение про-
изошло даст скорость изменения магнитного потока.

4. ЯВЛЕНИЕ САМОИНДУКЦИИ

Поместим на железном сердечнике 1 (рис. 126) обмотку (кон-
тур) 2 и через выключатель К соединим ее с полюсами источ-
ника электрической энергии. При замыкании выключателя К
ток от источника, проходя по обмотке 2, приведет к возникно-
вению в сердечнике магнитного потока, а при размыкании вы-
ключателя К — к исчезновению созданного магнитного потока.

Таким образом, вся-
кое замыкание или раз-
мыкание цепи будет
связано с изменением
магнитного потока в
сердечнике, на котором
расположена обмот-
ка 2. В результате об-
мотка (контур) будет
пронизываться своим
же собственным изме-

Рис. 126. Электромагнит, соединенный с источ-
ником электрической энергии:

1 — железный сердечник; 2 — обмотка; К — выключатель

няющимся по величине
магнитным потоком и
в ней самой будет ин-

дуктироваться э. д. с.

Это явление носит название самоиндукции, а возника-
ющая в катушке (контуре) э. д. с. называется э. д. с. само-
индукции

Часто свойство контура индуктировать в себе э. д. с. само-

индукции называют индуктивностью.

Электродвижущая сила самоиндукции возникает не только
в катушке с железным сердечником, но и во всякой катушке
без сердечника, при условии, что по ней проходит изменяю-
щийся по величине ток, а следовательно, имеет место и из-
меняющийся магнитный поток. Точно так же э. д. с. самоиндук-
ции возникает и в любом прямолинейном проводнике вследствие
пересечения своими же собственными силовыми линиями при
изменении в нем тока.

Электродвижущая сила самоиндукции, действуя в той же
замкнутой цепи, по которой проходит и основной ток, будет
оказывать на него известное влияние. Для того чтобы установить
характер этого влияния, необходимо определить направление

1 Электродвижущая сила самоиндукции по своей природе ничем не от-
личается от индуктированной э. д. с.. Получила же она такое название потому,
что индуктируется в той же обмотке, которая создает изменяющийся магнит-
ный ПОТОК-
э. д. с. самоиндукции как при возникновении магнитного по-
тока в катушке (контуре), так и при его исчезновении.'

В момент замыкания цепи выключателем /С (рис. 127) ток
от источника будет проходить по катушке в направлении сплош-
ных стрелок, поставленных на проводе каждого витка. С по-
явлением тока в обмотке возникает и магнитный поток. Зная
направление силовых линий потока внутри катушки (см. полюсы

Рис. 127. Направление э. д. с. самоиндукции:
А — при замыкании цепи; Б — при размыкании цепи

К/ Злектри-
f ческая
I дуга

на сердечнике) и имея в виду, что поток возрастает, направлен
ние э. д. с. самоиндукции легко определить, применив правило
Ленца для контура. В данном случае направление э. д. с.
самоиндукции будет соответствовать направлению пунктирных
стрелок, т. е. электродвижущая сила самоиндукции бу-
дет направлена против основного тока.

Точно так же можно определить направление э. д. с. само-
индукции и в момент размыкания цепи выключателем К,
когда ток, проходящий по обмотке, прерывается, а созданный
им магнитный поток исчезает. Направление э. д. с. самоиндук-
ции в данном случае будет соответствовать направлению пунк-
тирных стрелок, т. е. электродвижущая сила самоиндукции
будет совпадать с направлением основного
(исчезающего) тока.

Таким образом, при всяком появлении тока в катушке (кон-
туре, цепи) э. д. с. самоиндукции действует против основного
тока и тормозит его нарастание *, а в момент исчезновения тока,
имея направление, одинаковое с исчезающим током, стремится
продлить прохождение тока в размыкаемой цепи и тем самым
на какой-то промежуток времени задержать его исчезновение!

1 Это выражение не совсем точное и приводится нами только потому,
что является весьма распространенным и наиболее наглядным. В действитель-
ности же э. д. с. самоиндукции действует не против тока, а против э. д. с.
источника электрической энергии, уменьшая ее на соответствующую вели-
чину, отчего на время действия э. д. с. самоиндукции уменьшается и ток
в цепи. Это замечание относится также и к действию э. д. с. самоиндукции
при исчезновении тока, когда она складывается с э. д. с. источника электри-
ческой энергии.
Это графически иллюстрируется
ответствующей моменту замыкания

явление самоиндукции не
существовало, должен был
бы мгновенно достичь своей
наибольшей величины
(точка В). Но благодаря
э.д.с. самоиндукции, имеющей
противоположное направле-
ние, ток будет сравнительно
плавно нарастать по кривой
АС. В точке С он достигнет
своего максимума, и изме-
нение магнитного потока,
а вместе с ним и индукти-
рование э. д. с. самоиндук-
ции прекратится.

При размыкании цепи

на рис. 128. В точке А, со-
цепи, ток в катушке, если бы

Рис. 12S. Кривая изменения тока в цепи,
обладающей самоиндукцией, при замы-
кании и размыкании цепи:

А — момент замыкания цепи; С — момент дости-
жения током установившегося значения; D •— мо-
мент размыкания цепи; Г — момент прекращения
тока в цепи; В и Е —т'очки, в которых ток до-
стиг бы установившегося значения или прекра-
тился бы, если бы не было самоиндукции

вместо предполагаемого рез-

кого изчезновения тока (прямая DE) произойдет сравнительно
плавное изменение его по кривой DF, обусловленное тем, что

э. д. с. самоиндукции в этот момент совпадает с направлением
исчезающего тока и стремится задержать его исчезновение. Вслед-
ствие большого значения, которого достигает э. д. с. самоин-
дукции, а также и того обстоятельства, что в момент размыка-
ния цепи она складывается с э. д. с. источника электрической

энергии, на контактах выключателя в момент размыкания всегда
появляется электрическая дуга. Электрическая дуга расплавляет
металл контактов, нарушая надежность последующих сое-
динений.

Таким образом, как при замыкании, так и при размыкании
цепи э. д. с. самоиндукции является причиной, не дающей ос-
новному электрическому току быстро достигать необходимых
(максимального или нулевого) значений. Поэтому в таких при-
борах, как магнето и индукционная катушка, где быстрое изме-
нение тока в нужные моменты, а вместе с ними и магнитного
потока является задачей первостепенной важности, э. д. с. само-
индукции должна рассматриваться как крайне нежелательная,
и для уменьшения ее действия на основной ток приходится при-
нимать специальные меры Ч

Иногда бывает необходимо, чтобы катушка совершенно не
обладала самоиндукцйей, как, например, катушка, предназна-
ченная служить только в качестве сопротивления. Это может
быть достигнуто соответствующей намоткой проволоки на катуш-
ку. Так, в одном случае вся предназначенная для намотки про-
волока складывается предварительно вдвое и в таком виде на-
матывается (рис. 129). Можно поступить иначе: половину про-

1 См. «Принцип действия индукционной катушки».
волоки намотать на катушку в одном направлении, а дру-
гую половину — в противоположном.

Середина

Рис. 129. Бифилярная обмотка

Обмотка, выполненная од-
ним из вышеуказанных спосо-
бов, носит название б и ф и л я р-
нои1.

Отсутствие самоиндукции в
таких катушках объясняется тем,
что электрический ток проходит
по обеим половинам обмотки
в противоположных направле-
ниях, а поэтому и магнитные по-
ля их, как направленные друг
другу навстречу, будут взаимно
уничтожаться. В результате в це-
лом катушка создавать магнит-

ного потока не будет и, следовательно, не будет обладать само-
индукцией.

Заметим в заключение, что практической единицей индук-
тивности является генри (гн). Если проводник имеет такое число
витков и такие размеры, что при уменьшении тока на 1 а в каж-
дую секунду в нем возникает э. д. с. самоиндукции, равная 1 в,
то индуктивность равна 1 генри.

s. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИНДУКЦИОННОЙ КАТУШКИ

Индукционная катушка служит для преобразования электри-
ческого тока низкого напряжения в электрический ток высокого
напряжения.

В настоящее время индукционная катушка (рис. 130) нахо-
дит широкое применение в системе зажигания главным образом
колесных машин и является прибором, преобразующим электри-
ческий ток низкого напряжения (6—12 в), получаемый от акку-
муляторной батареи или генератора, в электрический ток высо-
кого напряжения (порядка 14 000—18 000 в). Электрический ток
высокого напряжения используется для воспламенения рабочей
смеси в Дилиндрах двигателя.

Индукционная катушка (рис. 131) состоит из железного сер-
дечника, на котором расположены две обмотки, намотанные
одна поверх другой.

Обмотка, выполненная из толстой проволоки диаметром
около 1 мм, в количестве 200—250 витков, по которой пропуг
скается ток от аккумулятора батареи, носит название первич-
ной обмотки. Обмотка из тонкой проволоки диаметром
0,08 мм, имеющая 15 000—16 000 витков, называется вторич-
ной о б м о т к о й 1 2. Во вторичной обмотке происходит индукти-

1 Бифилярный — двухчервячный.

2 Диаметр провода для обмоток зависит только от силы тока, который
проходит по ним.
Рис. 130. Индукцион»
пая катушка

рование тока высокого напряжения. Для упрощения монтажа
индукционной катушки начало вторичной обмотки соединено вну-
три катушки с первичной обмоткой.

Соединим первичную обмотку индукцион-
ной катушки с аккумуляторной батареей и
прерывателем (рис. 131). Если замкнуть кон-
такты прерывателя, по первичной обмотке
пойдет ток от батареи, называемый пер-
вичным током. Этот ток приведет к
образованию в сердечнике ' магнитного по-
тока. Если разомкнуть контакты прерывате-
ля, то вместе с прекращением тока исчезнет
созданный им магнитный поток. Таким обра-
зом, при каждом замыкании и размыкании
первичной обмотки в сердечнике будет по-
являться и исчезать, т. е. изменяться по ве-
личине, магнитный поток.

Так как на сердечнике, кроме первичной
обмотки, расположена вторичная, то всякое
изменение магнитного потока приведет к ин-

дуктированию э. д. с. во вторичной обмотке.
Поскольку изменение магнитного потока в

сердечнике происходит только в моменты

замыкания и размыкания первичной цепи, то в эти же моменты
имеет место и индуктирование э. д. с. во вторичной обмотке.
Величина э. д. с., индуктирующейся во вторичной обмотке, зави-

Рис. 131. Принципиальная схема индукционной катушки

сит от числа витков обмотки и скорости изменения магнитного
потока.

Первое условие для достижения большой э. д. с. (высокого
напряжения) в индукционной катушке выполнено: число витков
взято достаточно большим (15 000—16 000).

Что же касается второго условия, а именно скорости из-
менения магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой,
то здесь дело обстоит не' совсем благополучно, и вот почему.
Всякое изменение магнитного потока в сердечнике одновре-
менно вызывает индуктирование э. д. с. самоиндукции ив пер-
вичной обмотке. Электродвижущая сила самоиндукции, дей-
ствуя при замыкании контактов прерывателя против основного
тока первичной обмотки, а при размыкании совпадая с ним по
направлению, не дает возможности току первичной обмотки, а
вместе с ним и магнитному потоку <быстро появляться и исчезать
Кроме того, электрическая дуга (искра), возникающая ца кон-
тактах в моменты их размыкания, будет приводить к обгоранию
контактов и нарушению надежности замыкания цепи.

При замыкании контактов прерывателя, когда э.д.с. само-
индукции направлена против основного тока, уменьшить ее дей-
ствие практически не представляется возможным. Поэтому
моменты замыкания для индуктирования тока высокого на-
пряжения не используются.

Рис. 132. Схема включения конденсатора

-Что же касается момента размыкания контактов прерыва-
теля, когда э.д.с. самоиндукции, складываясь с э.д.с. батареи,
вызывает появление электрической дуги между разомкнувшимися
контактами прерывателя, то в этом случае уменьшить действие
э. д. с. самоиндукции можно.

Рис. 133. Внешний вид и схема ленточного конденсатора:

1 и 2 — обкладки конденсатора; 3 — диэлектрик; 4 — корпус; 5 — гибкий
проводник

С этой целью параллельно контактам прерывателя (рис. 132)
включается обладающий определенной емкостью конденсатор.
Конденсатор (рис. 133) состоит из двух алюминиевых или оловянных
лент (обкладок) 1 и 2, между которыми прокладывается специальная конден-
саторная бумага 3, являющаяся диэлектриком. Ленты скручиваются в тру-
бочку и помещаются в металлический корпус 4. Одна из лент (обкладок)
присоединяется к корпусу, а другая к гибкому проводнику 5.

Емкость конденсаторов, применяемых в системе зажигания, составляет
0,19—0,25 мкф.

При наличии конденсатора, в момент размыкания контактов
прерывается э. д. с. самоиндукции и вместо того, чтобы образо-
вать дугу на контактах, создает ток, поступающий в конденса-
тор и заряжающий его.

Вследствие этого магнитный поток, созданный первичной
обмоткой, исчезает быстро, чем и обеспечивается индуктирова-
ние во вторичной об-
мотке максимальной по
величине э. д. с. (высо-
кого напряжения).

После исчезновения
первичного тока кон-
денсатор разряжается
через первичную об-
мотку.

Электрический ток
высркого напряжения
подводится к свече
(рис. 132), вызывая об-
разование искры на
электродах, отчего и
воспламеняется рабо-
чая смесь в цилиндре
двигателя.

\ ис- Принципиальная схема батарейной системы зажигания

для шестицилиндрового двигателя
Если двигатель имеет не один, а несколько цилиндров, то
в этом случае ток высокого напряжения подводится к специаль-
ному распределителю, при помощи которого в необхо-
димом порядке он и распределяется по свечам.

Для согласования моментов размыкания контактов прерыва-
теля с подведением высокого напряжения к электродам свечи
того или иного цилиндра двигателя прерыватель и распредели-
тель объединяются в один общий прибор — прерыватель-
распределитель (рис. 134). Он устанавливается на двига*
теле и получает вращение от его распределительного валика.

Полная схема системы зажигания от индукционной катушки
приведена на рис. 135.

6. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МАГНЕТО

Магнето (рис. 136) предназначено для преобразования части
механической энергии двигателя в электрическую, используемую
для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя.

Рис. 136. Магнето высокого
напряжения

Принципиальное отличие магне-
то от индукционной катушки заклю-
чается в том, что в магнето одно-
временно и получается ток низкого
напряжения, и происходит его пре-
образование в ток высокого напря-
жения. В силу этого надобность в
аккумуляторной батарее или каком-
либо другом источнике электриче-
ской энергии для целей зажигания
отпадает.

Из сказанного следует, что про-
цесс получения электрического тока
высокого напряжения разбивается

в магнето на две стадии:

1. Получение электрического тока

низкого напряжения.

2. Преобразование электрического тока низкого напряжения
в электрический ток высокого напряжения.

Получение электрического тока низкого напряжения осу-
ществляется в магнето вращением постоянного магнита, кото-
рый вызывает изменение магнитного потока в неподвижном
железном сердечнике, на котором расположена первичная об-
мотка.

Постоянный магнит (ротор) представляет собой тело коло-
колообразной формы, полюсы которого расположены между
двумя железными стойками (рис. 137). Сверху стоек укреплен
железный сердечник, на котором расположена .катушка с двумя
обмотками: первичной и вторичной (на рис. 137 показана только
первичная обмотка). Данные обмоток магнето примерно те же,
что и обмоток индукционной катушки. Сердечник с обмотками
называется трансформатором.

При вращении магнита его магнитные силовые линии будут
поочередно, в зависимости от положения полюсов (рис. 137),

Рис. 137. Изменение магнитного потока в сердечнике трансформатора
магнето

или проходить через сердечник трансформатора, или замыкаться
через стойки. Следовательно, в сердечнике трансформатора бу-
дет происходить изменение магнитного потока.

Рис. 138. Схема магнето . высокого напряжения

Вследствие этого в расположенной на сердечнике первич-
ной обмотке будет индуктироваться э. д. с. Если цепь первичной
обмотки замкнута, то э. д. с. вызовет в ней ток.'

Вторая стадия работы магнето начинается с размыкания пре-
рывателем первичной обмотки в момент наибольшего тока в ней.
При размыкании контактов ток в первичной обмотке преры-
вается и созданный им магнитный поток в сердечнике транс-
форматора, исчезая, индуктирует во вторичной обмотке ток
высокого напряжения, достаточный для пробоя искрового проме-
жутка в свече. Так же как и в индукционной катушке, в пер-
вичной обмотке магнето при ее размыкании индуктируется
э. д. с. самоиндукции, для устранения вредного влияния которой
параллельно контактам прерывателя приходится включать кон-
денсатор.

Принципиальная схема магнето приведена на рис. 138.

7. ТОКИ ФУКО

При рассмотрении явлений электромагнитной индукции и усло-
вий индуктирования э. д. с. в проводнике под проводником
всегда понималась изолированная проволока, из которой была
выполнена обмотка.

Однако вместе с проволокой в сфере действия магнитного
поля находятся и сплошные металлические массы в виде желез-
ных сердечников (на которых располагается обмотка), стоек,
полюсных башмаков и других деталей магнитной цепи.

Во всех этих металлических деталях, пересекающих магнит-
ное поле или пронизываемых магнитным потоком, также будет
индуктироваться э.д.с. Рассмотрим, как это происходит.

Рис. 139. Индуктирование токов Фуко в железном сердечнике, вращаю-
щемся в магнитном поле:

А — путь токов Фуко в сплошном сердечнике; Б — путь токов Фуко в сердечнике, разде-
ленном на несколько частей

Предположим, что железный сердечник (рис. 139) вращается
в магнитном поле, образованном двумя полюсами магнита или
электромагнита. В этом случае боковую поверхность сердеч-
ника, параллельную оси вращения, мы можем рассматривать
как проводник, вращающийся в магнитном поле, и следова-
тельно, в ней будет индуктироваться э.д.с. То же самое про-
изойдет и в толще сердечника с той лишь разницей, что вели-
чина индуктированной э.д.с. по мере приближения к оси враще-
ния будет уменьшаться вследствие уменьшения линейной ско-
рости, с которой вращаются отдельные точки сердечника. Та-
ким образом, индуктированная э.д.с. будет иметь наибольшее зна-
чение в точках, расположенных ближе к поверхности сердеч-
210
ника, и наименьшее значение у оси вращения. В результате
этого внутри сердечника возникнут вихревые электрические токи.

Электрические токи, индуктирующиеся в любых металличе-
ских массах, называются токами Фуко.

Следует иметь в виду, что по своей природе токи Фуко есть
те же самые индуктированные токи, которые возникают в про-
водниках, выполненных в виде проволоки, но указанное назва-
ние присвоено им с тем, чтобы подчеркнуть, что речь в данном
случае идет о токах, возникающих в больших металлических
массах. Благодаря очень малому сопротивлению металлических
масс, даже при небольшом значении индуктированной в них
э. д. с., токи Фуко достигают очень больших значений, вызывая
чрезмерное нагревание этих масс. В таких металлических мас-
сах, как сердечники различных приборов, выделяющееся тепло
обычно не используется. С этой точки зрения токи Фуко должны
рассматриваться нами как крайне нежелательные, так как за-
траченная на их образование энергия пропадает бесполезно.
Кроме того, нагрев сердечников, вызываемый токами Фуко, опа-
сен и для изоляции тех обмоток, которые располагаются на них.
При значительном нагреве сердечников изоляция обмоток может
сгореть, и прибор выйдет из строя. Это дает право токи Фуко
называть иногда паразитными токами.

Для того чтобы уменьшить токи Фуко, необходимо умень-
шить причину, их вызывающую, т. е. индуктированную э. д. с.
Действительно, если сердечник сделать не массивным, а соста-
вить из отдельных изолированных друг от друга частей
(рис. 139, Б), индуктированная э. д. с. в каждой части будет
меньше (уменьшилась длина проводника, пересекающего силовые
линии), и следовательно, меньше будут и токи Фуко.

Практически железные сердечники, вращающиеся в магнит-
ном поле или пронизываемые изменяющимся магнитным пото-
ком, изготовляются из отдельных железных пластинок толщиной
от 0,3 до 0,8 мм, изолированных одна от другой лаком или папи-
росной бумагой. Электродвижущая сила, возникающая в отдель-
ной тонкой пластинке, будет очень мала, соединиться же с э. д. с.
соседней пластинки она благодаря изоляции не может, а по-
этому и токи Фуко будут невелики.

Для уменьшения токов Фуко, вызываемых даже этой неболь-
шой э. д. с., к железу добавляют 3—4% кремния, благодаря
чему электрическое сопротивление железа увеличивается, а маг-
нитные свойства не ухудшаются. Железо с примесью кремния
называется легированным.

Следует помнить, что токи Фуко совершенно уничтожить
нельзя вследствие того, что, как бы тонки ни были отдельные пла-
стинки, индуктирование токов Фуко в них все же будет проис-
ходить.

Токи Фуко, как и всякий электрический ток, создают свое
магнитное поле. Так как токи Фуко являются токами индукти-
рованными, то их направление, а следовательно, и направление
созданного ими собственного магнитного поля, всегда противо-
положно основному магнитному полю, вызвавшему эти токи.
В результате между этими двумя полями возникает взаимодей-
ствие, которое используется в некоторых приборах.

В частности, на этом основано действие спидометра — при-
бора для определения скорости движения машины.

Рис. 140. Принципиальная схема спидометра:

1 — магнит; 2 — хвостовик; 3 — картушка; 4 — подпятник; 5 — ось;
6 — стрелка; 7 — спиральная пружинка

Спидометр (рис. 140) состоит из магнита 7, которому через
хвостовик 2 и гибкий валик передается вращение от зад-
него моста автомобиля, и легкой алюминиевой картушки 3. Кар-
тушка покоится на подпятнике 4 и через ось 5 связана со стрел-
кой 6 спидометра. Для создания противодействующего момента
служит спиральная пружинка 7.

При движении машины магнит 1 вращается, причем
его магнитное поле пересекает картушку 3 и в ней индуктиру-
ются токи Фуко. Токи Фуко вызывают появление вокруг кар-
тушки своего магнитного поля, которое, взаимодействуя с полем
вращающегося магнита, будет стремиться повернуть картушку
на некоторый угол в сторону направления вращения. Этому
будет препятствовать закручивающаяся спиральная пружина.
Всякое изменение скорости движения машины будет приводить
к различной скорости вращения магнита. В результате в кар-
тушке будет индуктироваться больший или меньший ток, и сле-
довательно, картушка, а вместе с ней и стрелка будут повора-
чиваться на больший или меньший угол. По шкале спидометра,
соответствующим образом проградуированной, можно опреде-
лить скорость движения машины.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем заключается сущность явления электромагнитной индукции?

2. Какими способами можно получить индуктированную э.д.с.?

3. От чего зависит направление индуктированной э.д.с.?

4. Для чего служит правило ладони правой руки и как им пользоваться?

5. От чего зависит величина индуктированной э.д.с.?

6. Как можно получить индуктированную э.д.с. в контуре?

7. Как определить направление э.д.с., индуктированной в контуре?

8. От чего зависит величина индуктированной э.д.с. в контуре?

9. В чем заключается явление самоиндукции?

10. От чего зависит величина э.д.с. самоиндукции?

11. Каково направление э.д.с. самоиндукции в момент замыкания и раз-
мыкания цепи и как она влияет при этом на основной ток?

12. Какие обмотки называются бифилярными?

13. Для чего служит индукционная катушка и как она работает?

14. Каково назначение конденсатора в системе зажигания?

15. Для чего служит магнето и как оно работает?

15. Что такое токи Фуко и где они возникают?

17. Как борются с токами Фуко?

18. Можно ли совсем уничтожить токи Фуко?

19. Где и как могут быть использованы токи Фуко?
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Глава XII
ГЕНЕРАТОРЫ

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА

Генераторами (динамомащинами) называются машины, пре-
образующие механическую энергию в электрическую.

Принцип действия генератора основан на явлении электро-
магнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в "маг-
нитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, ин-
дуктируется э. д. с. Следовательно, такой проводник может нами
рассматриваться как источник электрической энергии.

Способ получения индуктированной э. д. с., при котором про-
водник перемещается в магнитном поле, двигаясь вверх или вниз,
очень неудобен при практическом его использовании. Поэтому
в генераторах применяется не прямолинейное, а вращательное
движение проводника.

Основными частями всякого генератора являются: система
магнитов или чаще всего электромагнитов, создающих магнит-
ное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное
поле.

Возьмем проводник в виде изогнутой петли, которую в даль-
нейшем будем называть рамкой (рис. 141), и поместим ее
в магнитное поле, создаваемое полюсами магнита. Если такой
рамке сообщить вращательное движение относительно оси ОО,
то стороны ее, обращенные к полюсам, будут пересекать магнит-
ные силовые линии и в них будет индуктироваться э. д. с. При-
соединив к рамке при помощи мягких проводников электриче-
скую лампочку Л, мы этим самым замкнем цепь, и лампочка
загорится. Горение лампочки будет продолжаться до тех пор,
пока рамка будет вращаться в магнитном поле. Подобное
устройство представляет собой простейший генератор, преобра-
зующий механическую энергию, затрачиваемую на вращение
рамки, в электрическую энергию.

Такой простейший генератор имеет довольно существенный
недостаток. Через небольшой промежуток времени мягкие про-
водника, соединяющие лампочку с вращающейся рамкой, скру-
тятся и разорвутся. Для того чтобы избежать подобных разры-
214
bob в цепи, концы рамки (рис. 142) присоединяются к двум медны&.
кольцам 1 и 2, вращающимся вместе с рамкой. Эти кольца полу-
чили название контактных колец. Отведение электриче-
ского тока с контактных колец во внешнюю цепь (к лампочке)
осуществляется упругими пластинками 3 и 4, прилегающими
к кольцам. Эти пластинки называются щетками.

При таком соединении вращающейся рамки с внешней
цепью разрыва соединительных проводов не произойдет, и гене-
ратор будет работать нормально.

Рис. 141. Индуктирование э. д. с.
в петлеобразном проводнике (рамке),
вращающемся в магнитном поле

Рис. 142. Направление индуктирован-
ной э. д. с. (и тока) в проводниках А
и В рамки, вращающейся в магнит-
ном поле:

1 и 2 — контактные кольца; 3 и 4 — щетки

Рассмотрим теперь направление индуктирующейся в провод-
никах рамки э. д. с. или, что то же самое, направление индукти-
рованного в рамке тока при замкнутой внешней цепи.

При направлении вращения рамки, которое показано 'на
рис. 142, в левом проводнике АА э. д. с. будет индуктироваться
б направлении от нас за плоскость чертежа, а в правом ВВ —
из-за плоскости чертежа на нас. Так как обе половины провод-
ника рамки соединены между собой последовательно, то индук-
тированные э. д. с. в них будут складываться, и на щетке 4
будет положительный полюс генератора, а на щетке 3 отрица-
тельный.

Проследим за изменением индуктированной э. д. с. за полный
оборот рамки.

Если рамка, вращаясь в направлении часовой стрелки, повер-
нется на 90° от положения, изображенного на рис. 142, то поло-
винки ее проводника в этот момент будут двигаться вдоль маг-
нитных силовых линий, и индуктирование э. д. с. в них прекра-
тится. Дальнейший поворот рамки еще на 90° приведет к тому,
что проводники рамки снова будут пересекать силовые линии
магнитного поля (рис. 143), но проводник А А будет при этом по
отношению к силовым линиям двигаться не снизу вверх, а сверху
вниз, проводник же ВВ, наоборот, будет пересекать силовые
линии, двигаясь снизу вверх.

При новом положении рамки направление индуктированной
э. д. с. в проводниках ДА и ВВ изменится на обратное. Это сле-
дует из того, что самое направление, в котором каждый из этих
проводников пересекает в этом случае магнитные силовые линии,
изменилось. В результате полярность щетдк генератора также
изменится: щетка 3 станет теперь положительной, а щетка 4 от-
рицательной.

Вращая рамку дальше, снова будем иметь движение провод-
ников ДА и ВВ вдоль магнитных силовых линий, а в дальней-
шем — повторение всех процессов сначала.

Рис. 143. Изменение направления ин-
дуктированной э. д. с. (и тока) при
повороте рамки на 180° по отношению
к положению, приведенному на
рис. 142.

Обозначения те же, что и на рис. 142

Рис. 144. Кривая изменения,
индуктированного тока за
один оборот рамки

Таким образом, за один полный оборот рамки индуктиро-
ванная э. д. с. дважды меняла свое направление, причем вели-
чина ее за это же время также дважды достигала наибольших
значений (когда проводники рамки проходили под полюсами)
и дважды равнялась нулю (в моменты движения проводников
вдоль магнитных силовых линий).

Вполне понятно, что изменяющаяся по направлению и вели-
чине э. д. с. вызовет в замкнутой внешней цепи изменяющийся
по направлению и величине электрический ток. Так, например,
если к зажимам данного простейшего генератора (рис. 142к
143) присоединить электрическую лампочку, то за первую поло-
вину оборота рамки электрический ток через лампочку будет
итти в одном направлении, а за вторую .половину оборота — в
другом.

Представление о характере изменения тока при повороте
рамки на 360°, т. е. за один полный оборот, дает кривая на
рис. 144.

Электрический ток, непрерывно изменяющийся по величине
и направлению, носит название переменного тока.
2. КОЛЛЕКТОР И ЕГО РОЛЬ

Переменный ток находит в технике очень большое примене-
ние. Однако переменный ток не всегда может быть использо-
ван. В частности, он не может быть использован для зарядки
аккумуляторных батарей, применяемых на колесных и гусенич-
ных машинах-. Поэтому отдаваемый генератором переменный ток
необходимо преобразовать в постоянный ток, или, как говорят,
выпрямить.

Роль выпрямителя переменного тока выполняет в данном ге-
нераторе коллектор.

1 и 2 — коллекторные пластины; 3 и 4 — щетки

В рассмотренном примере, когда магнитное поле пересекается
только двумя проводниками, образующими рамку, коллектор
будет представлять собой одно кольцо, разрезанное на две
части, изолированные одна от другой (рис. 145). В общем слу-
чае каждое полукольцо носит название коллекторной пла-
стины. Начало и конец рамки присоединяются каждый к своей
коллекторной пластине. Щ$тки располагаются таким образом,
чтобы одна из них была всегда соединена с проводником, кото-
рый-будет двигаться у северного полюса, а другая — с провод-
ником, который будет двигаться у южного полюса.

Для рассмотрения работы коллектора обратимся к рис.- 146,
на котором рамка с проводниками А и В показана в разрезе.
Для большей наглядности проводник А показан толстым круж-
ком, а проводник В двумя тонкими кружками. Щетки замкнуты
на внешнее сопротивление /?; тогда э. д. с., индуктируемая в про-
водниках, будет вызывать в замкнутой цепи электрический ток
Поэтому при рассмотрении работы коллектора можно говорить
не об индуктированной э. д. с., а об индуктированном электриче-
ском токе.

Сообщим рамке вращательное движение в направлении по
часовой стрелке. В момент, когда вращающаяся рамка займет
положение, изображенное на рис. 146, А, в ее проводниках будет
индуктироваться наибольший по величине ток, так как провод-
ники пересекают магнитные силовые линии, двигаясь перпендику-
лярно к ним. Индуктированный ток из проводника В, соединен-

ного с коллекторной пластиной 2, поступит на щетку 4 и, пройдя

внешнюю цепь, через щетку <3 возвратится в проводник А. При
этом правая щетка будет положительной, а левая отрицательной.

Рис. 146. Выпрямление перемен-
ного тока, производимое

' при помощи коллектора:
t и 2 — коллекторные пластины;

3 и 4 — щетки

В следующий момент, когда
рамка повернется на 90° (положе-
ние Б), ее прободники будут нахо-
диться на нейтральной ли-
нии, проходящей в середине между
полюсами; индуктирование тока в
них происходить не будет, так как
проводники двигаются вдоль сило-
вых линий и их не пересекают. Со-
ответственно повороту рамки повер-

нутся и коллекторные пластины, и
неподвижные щетки, сойдя теперь
с пластин, окажутся расположен-
ными между ними.

Дальнейший поворот рамки (по-
ложение В) приведет снова к индук-
тированию тока в обоих проводни-
ках; однако направление тока в про-
водниках будет противоположно то-
му, которое они имели в положе-
нии А. Так как вместе с проводни-
ками повернутся и коллекторные
пластины, то щетка 4 снова будет
отдавать электрический ток во внеш-
нюю цепь, а по щетке <3 ток будет
возвращаться в рамку.

Отсюда следует, что, несмотря на
изменение направления тока в са-
мих вращающихся проводниках,
благодаря переключению, произве-
денному коллектором, направление
тока во внешней цепи не измени-
лось.

В следующий момент (положе-
ние Г), когда рамка вторично • зай-
мет положение на нейтральной ли-
нии, в проводниках и, следователь-
но, во внешней цепи тока опять не
будет. В последующие моменты вре-
мени рассмотренный цикл движений
будет повторяться в том же по-

рядке.

Таким образом, несмотря на то,
что направление индуктированного
тока в самих проводниках меняется,
направление тока во внешней цепи благодаря коллектору все
время будет оставаться одним и тем же, а вместе с этим со-

хранится и полярность щеток.

Представление о характере изменения тока во внешней цепи
за один оборот рамки, снабженной коллектором, дает кривая
рис. 147. Из кривой видно, что
наибольших значений ток дости-
гает в точках, соответствующих
90 и 270°, т. е. когда проводники

пересекают силовые линии непо-
средственно под полюсами. В точ-
ках 0° (360°) и 180° ток во внеш-
ней цепи равен нулю, так как про-
водники, проходя нейтральную ли-
нию, силовых линий не пересе-
кают.

Рис. 147. Кривая изменения тока
во внешней цепи за один оборот
рамки после выпрямления коллек-
тором

Из кривой нетрудно заклю-
чить, что хотя направление тока
во внешней цепи и остается неизменным, но величина его все

время меняется в пределах от нуля до максимума.

Электрический ток, постоянный по направлению, но перемен-
ный по величине, носит название пульсирующего тока.

Для практических целей пульсирующий ток очень неудобен.
Поэтому в генераторах стремятся сгладить пульсации и сделать
ток более ровным.

3. ЯКОРЬ. ОБМОТКА ЯКОРЯ

Величина индуктированной в генераторе э. д. с. при прочих

равных условиях зависит
В примере с рамкой,

Рис. 148. Железный сердеч-
ник с помещенной на нем
рамкой (обмоткой):
1 — железный сердечник; 2 — вал

от величины магнитной индукции,
вращающейся в магнитном поле, маг-
нитная индукция не может быть полу-
чена достаточно высокой, так как воз-
душный промежуток между полюсами
оказывает' большое сопротивление маг-
нитным силовым линиям. Для умень-
шения магнитного сопротивления между
полюсами вводится круглый железный
сердечник 1 (рис. 148), на котором рас-
полагаются проводники рамки.

Железный сердечник с расположен-
ными на нем проводниками (обмот-
ками) носит название якоря. Так
как сердечник якоря в данном случае
имеет форму барабана, якорь с таким
сердечником получил название бара-
банного. Якорь этой конструкции впер-
вые был предложен русским инженером
П. Н. Яблочковым.
Рис. 149. Расположение секции на сер-
дечнике якоря

обоих торцах сердечника, участия

Пространство между полюсами и сердечником якоря назы-
вается между ж слезным пространством.

Междужелезное пространство всегда стремятся сделать воз-
можно меньшим, чтобы уменьшить в нем сопротивление магнит-
ным силовым линиям. Концам полюсов придается вогнутая
форма, способствующая лучшему распределению магнитных си-
ловых линий.

Одновременно с увеличением магнитной индукции увеличение
индуктированной э. д. с. достигается применением рамки, состоя-
щей не из одного, а из нескольких витков, образующих таоддо
образом катушку. В этом случае э. д. с., индуктирующиеся в от-
дельных витках катушки, будут складываться.

Рамка, состоящая из одного или нескольких соединенных
последовательно витков, носит название секции (рис. 149).

Следует иметь в виду,
что в индуктировании э.д.с.
принимает участие не вся
длина проволоки секции, а
только часть ее, находящая-
ся на цилиндрической части
сердечника. Отдельные про-
водники этой части прово-
локи, пересекающие магнит-
ное поле, носят название
активных (действующих)
проводников. Части же про-
волоки, расположенные на
в индуктировании э. д. с. при-

нимать не будут, так как они перемещаются вдоль силовых ли-
ний и служат только для соединения между собой активных
проводников; их называют лобовыми соединениями.

Одним увеличением магнитной индукции и числа витков сек-
ции получить нужной величины э. д. с. еще не удается. Кроме
того, пульсация тока при наличии только одной секции будет
чрезмерно большой, что и было видно в примере с простейшей
рамкой. Поэтому на сердечнике якоря располагают не одну,
а несколько секций. Несколько секций, соединенных соответству-
ющим образом между собой, образуют обмотку якоря.

Соответственно с увеличением числа секций должно быть
увеличено и количество пластин коллектора. Как правило, число
коллекторных пластин равно числу секций обмотки якоря. '

Рассмотрим вначале, как увеличение числа секций якорной
обмотки отразится на пульсациях тока. Предположим, что на
сердечнике (рис. 150) размещены две взаимно перпендикулярные
секции / и II. При вращении якоря в магнитном поле в каждой
секции будут индуктироваться свои э. д. с., но максимальные
и нулевые значения э. д. с., а следовательно, и тока, в секции I
будут иметь место позже на 90° (х/4 оборота), чем те же значе*
ния в секции II. Иначе говоря, в тот момент, когда в о д ней сек-
ции (//) э. д. с. будет иметь максимальное значение, в другой (Z)
она будет равна нулю, и наоборот.

Так как практически отдельные секции всегда соединяются
между собой, то в конечном счете это даст увеличение общей

э. д. с. и снизит пульсации тока.

Из кривой Е (рис. 150) видно, что, во-первых, общая э.д.с.
при двух секциях возрастает и, во-вторых, пульсация тока

становится значительно
меньшей.

Таким образом, для
получения необходимой
э. д. с. (или напряже-
ния) генератора и
уменьшения пульсаций
на сердечнике якоря
необходимо распола-
гать сложную обмотку.

Обмотка якоря мо-
жет быть выполнена
различными способами

Рис. 150. Якорь с двумя секциями и кривая
индуктированной в них э. д. с.

в зависимости от того,
какое напряжение и ток при данной мощности должен разви-
вать генератор. Рассмотрим некоторые из них.

На рис. 151 показана обмотка якоря, состоящая из восьми
секций по одному витку в каждой (два активных проводника

Рис. 151. Схема волновой обмотки якоря, состоящей
из 16 активных проводников

в секции). Активные проводники занумерованы от 1 до 16. Кол-
лектор расположен со стороны переднего торца сердечника; со-
единения, выполненные по переднему торцу, показаны сплошными
линиями, а по заднему торцу — пунктирными.

Проводник 1 по переднему торцу соединен с первой коллек-
торной пластиной, а по заднему с проводником 10, который,
Рис. 152. Схема
прохождения элек-
трического тока по
проводникам обмот-
ки якоря

в свою очередь, соединен со второй коллекторной пластиной.
В результате имеем первую секцию, составленную из проводни-
ков 1—10. Конец первой секции через вторую коллекторную пла-
стину соединяется со второй секцией, в которую входят провод-
ники 3—12. Вторая секция заканчивается присоединением ее
к третьей коллекторной пластине, от которой начинается третья
секция с проводниками 5—14 и т. д. Если обмотку будем продол-
жать и дальше таким же образом, то получим следующее ком-
бинирование проводников в секции: 7—16\ 9—2\ 11—4\ 13—6;
15—8 и, наконец, 1—10. Следовательно, обмотка, начавшие»
у первой коллекторной пластины, у нее же и закончилась, обра-
зовав таким образом замкнутую систему.

При вращении якоря с обмоткой в магнитном поле в напра-
влении часовой стрелки направление индуктированной э. д. с.
может быть легко определено при помощи правила ладони пра-
вой руки. Оно указано на рис. 151 крестиками и точками в сече-
нии проводников. Отсюда нетрудно расставить стрелки и на ло-
бовых соединениях, а также выяснить, к каким коллекторным
пластинам и в каком направлении будет подводиться ток.

Рассматривая направление стрелок на проводниках у коллек-
торных пластин, убедимся, что у большинства пластин подведен-
ные к ним э. д. с. одной секции совпадают
по направлению с э. д. с. другой секции. Сле-
довательно, э. д. с. этих секций будут скла-
дываться.

Исключение представляют лишь коллек-
торные пластины 1 и 5.

У пластины 1 э. д. с. имеет направление
от секций к коллекторной пластине, а у пла-
стины 5, наоборот, э. д. с. имеет направление
от пластины к секциям. Эти направления
э. д. с. дают возможность определить место-
расположение щеток на коллекторе и их по-
лярность.

Там, где э. д. с. обеих секций имеют на-
правление к коллекторной пластине, на кол-
лекторе должна быть установлена положи-
тельная щетка, а там, где э. д. с. напра-
влена от пластины к секции, — отрица-
тельная щетка.

Если к щеткам присоединить какой-либо
потребитель, по обмоткам якоря генератора
пойдет электрический ток, направление кото-
рого будет совпадать с направлением стрелок
(направление э. д. с.), поставленных на про-
водниках (рис. 151).

Последовательность прохождения электри-
ческого тока по проводникам обмотки якоря
можно наблюдать наиболее ясно на рис. 152.
Активные проводники обмотки якоря изображены на рисунке
толстыми линиями со стрелками, указывающими направление
тока в них, и занумерованы теми же номерами, как ина рис. 151.
Лобовые же соединения по обоим торцам изображены в виде
небольших петелек. Электрический ток, выйдя из обмотки якоря
через' положительную щетку и пройдя по внешней цепи, возвра-
тится в обмотку через отрицательную щетку.

В самой обмотке движение тока совершается по двум парал-
лельным цепям, составленным из последовательно соединенных
активных проводников.

Таким образом, вся обмотка якоря оказывается разбитой на
две параллельно соединенные ветви по восьми активных провод-
ников в каждой. Так как каждый активный проводник мы мо-
жем рассматривать как независимый источник э. д. с., то восемь
последовательно соединенных проводников дают общую э. д. с.,
в восемь раз большую. С другой стороны, вторая ветвь, состоя-
щая также из восьми проводников, будучи присоединена к пер-
вой параллельно, не дает увеличения э. д. с., но зато в этом слу-
чае от обмотки якоря может быть при необходимости получен
в два раза больший ток, чем при одной ветви. Для того чтобы
можно было оценивать различные по своему выполнению об-
мотки якоря, а также производить их расчет, приняты опреде-
ленные условные термины.

Разность номеров соединяемых между собой активных про-
водников обмотки якоря называется шагом обмотки. Таких
шагов всегда бывает два: по переднему торцу якоря (со сто-
роны коллектора) и по заднему торцу. При этом шаг, отложен-
ный по часовой стрелке, называют шагом вперед, а шаг, отло-
женный против часовой стрелки, шагом назад.

В нашем примере (рис. 151) шаг обмотки по заднему торцу
составляет семь (например проводники 1—10, 3—12 и т. д.) и по
переднему также семь (проводники 2—11, 4—13), причем шаги
на обоих торцах отложены в одну сторону1.

Алгебраическую сумму шагов по переднему и заднему тор-
цам называют полным, или результирующим, шагом. Для
нашего примера полный шаг будет равен 7+7=14, так как оба
шага отложены в одну сторону.

Для большей наглядности обмотку можно показать еще и в
развернутом виде. С этой целью разрежем боковую поверхность
якоря между проводниками 8 и 9 и развернем обмотку вместе
с коллекторными пластинами на плоскости (рис. 153); при этом
под обмоткой расположим полюсы, но так, чтобы они приходи-
лись против тех же проводников, что и на рис. 151.

Благодаря развертке соединение отдельных проводников
между собой и коллекторными пластинами можно проследить
значительно лучше. В частности, обращает на себя внимание то

1 Шаг, отложенный по часовой стрелке, условно считают положительным,
а против часовой стрелки — отрицательным.
обстоятельство, что обмотка имеет характер чередующихся волн,
что и является результатом откладывания шагов по переднему
и заднему торцам в одном направлении. Такой тип обмотки но-
сит название волновой.

Однако обмотка этого же якоря может быть выполнена
иначе, если принять другие шаги обмоток по переднему и зад-
нему торцам.

Рассмотрим теперь такую обмотку, в которой шаг по перед-
нему торцу составляет пять и откладывается вперед (по часо-

Рис. 153. Развернутая схема волновой обмотки якоря

вой стрелке), а шаг по заднему торцу, равный семи, отклады-
вается назад (против часовой стрелки). Тогда полный шаг рас-
сматриваемой обмотки, равный алгебраической сумме обоих
шагов, будет равен +5—7——2. Знак минус указывает, что пол-
ный шаг будет откладываться назад.

Рис. 154. Схема петлевой обмотки якоря, состоя-
щей из 16 активных проводников
На рис. 154 и 155 показаны соединения
активных проводников при принятых шагах
обмотки и распределение токов в обмотке.

Если рассматриваемую обмотку развернуть
на .плоскость (рис. 156) и сравнить ее с об-
моткой, изображенной на рис. 153, то в ходе
витков обеих обмоток можно заметить суще-
ственную разницу. Витки обмотки (рис. 156)
имеют уже характер не волн, а петель, полу-
чившихся в результате различных по величине
и направлению шагов, отложенных по перед-
нему и заднему торцам. Такая обмотка якоря
носит название петлевой.

Перейдем теперь к вопросу о конструкциях
якорей генераторов, применяемых в колесных
и гусеничных машинах.

Сердечник якоря (рис. 157) набирается из
отдельных пластин динамного железа толщи-
ной 0,4—0,5 мм, которые изолируются одна
от другой лаком или слоем железной окалины.
Благодаря такой конструкции сердечника
якоря в нем значительно снижаются потери на
токи Фуко. Пластины собираются в пакеты,

которые напрессовываются на стальной вал, Рис. 155. Схема
снабженный рифленой накаткой. Пластины прохождения элек-
делаются такой конфигурации, что на наруж- тРического т0^а 110
-г jr “• » г j проводникам обмот-

нои поверхности сердечника получаются пазы, к ки Якоря
в которых размещается обмотка якоря. Число

пазов для автомобильных генераторов колеблется обычно от 12
до 21. Пазы бывают прямые и наклонные. Наклонные пазы пред-

почтительнее, так как при этом железо якоря равномерно входит
под полюсы, в силу чего вибрация и шум при работе генератора

значительно уменьшаются.

Рис. 156. Развернутая схема петлевой обмотки
Обмотка якоря изготовляется из медной проволоки, изолиро-
ванной или только хлопчатобумажной пряжей или эмалью и по-
верх нее хлопчатобумажной пряжей. Обмотка на сердечник
якоря наматывается вручную или на специальных станках. На
практике применяется как петлевая, так и волновая обмотки.

Рис. 157. Сердечники якорей с коллекторами

Число секций обмотки якоря колеблется в пределах от 24
до 42. Каждая секция состоит из 2—6 витков проволоки.

Для защиты обмотки якоря от вылетания из пазов под дей-
ствием центробежной силы в верхних частях пазов вставляются

Рис. 158. Якоря генераторов в готовом виде

сквозные деревянные клинья. В некоторых случаях для этих же
целей обмотка поверх сердечника стягивается стальными прово-
лочными бандажами.

Коллектор (рис. 159) состоит из ряда сегментов /, назы-

ваемых коллекторными

Рис. 159. Разрез коллектора генера-
тора:

1 — сегмент (коллекторная пластина); 2 — «пе-
тушок»; 3 — коллекторная муфта; 4 и 5 — ко-
нусообразные кольца; 6 — миканитовые прокладки

пластинами, изготовлен-
ными из твердотянутой меди.
Коллекторные пластины тща-
тельно изолируются одна от
другой и от вала якоря про-
кладками из натуральной слю-
ды или миканита. Выступа-
ющая часть 2 коллекторной
пластины носит название «пе-
тушка» и служит для соедине-
ния ее с секциями обмотки
якоря, для чего концы послед-
них вводятся в пропил, сделан-
ный на «петушке», и запаива-
ются. Нижняя часть каждой пластины выполняется в виде «ла-
сточкина хвоста».

Коллекторные пластины собираются на коллекторной муфте 3.
С обеих сторон муфты устанавливаются два конусообразных
кольца 4 и 5, причем одно кольцо наглухо закреплено на муфте,
а другое закрепляется после сборки коллекторных пластин раз-
вальцовыванием края муфты. Между кольцами и пластинами
проложены миканитовые прокладки 6. Собранный таким образом
коллектор напрессовывается на конец вала якоря.

Рис. 160. Конструкция щеткодержателей, щеток и траверс:

А — шарнирный щеткодержатель; 1 — шарнир; 2 — винт; 3 — щетка; 4 — стойка; 5 — кол-
лектор; 6 — спиральная пружина; 7 — соединительный жгут; Б и В — коробчатый щеткодер-
жатель; 1 — оправа (щеткодержатель); 2 — спиральная пружина; 3 — нажимная планка

В генераторах применяются угольно-графитные или медно-
графитные (с небольшим содержанием меди) щетки. Для пра-
вильного прилегания к коллектору щетки устанавливаются
в щеткодержателе.

Щеткодержатели (рис. 160) выполняются в двух видах: шар-
нирные. и коробчатые.

Щеткодержатели укрепляются или непосредственно на крышке
генератора, или на траверсах той или иной формы, которые
в свою очередь устанавливаются на крышке.

4. СИСТЕМА, СОЗДАЮЩАЯ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ГЕНЕРАТОРА

В первых типах генераторов для создания магнитного поля
применялись постоянные (ст.альные) магниты. Эксплоатационные
недостатки постоянных магнитов — значительный вес при отно-
сительно небольшом магнитном потоке, способность терять с те/
Рис. 161. Корпус двух-
полюсного генератора:

1 — корпус; 2 — полюс; 3 — ка-
тушка полюса (обмотка возбу-
ждения)

чением времени магнитные свойства и невозможность изменять
величину магнитного потока — привели к тому, что в современ-
ных генераторах магниты были заменены электромагнитами.

В современных генераторах система, создающая магнитное
поле, состоит из корпуса, полюсов и обмотки возбуждения.

Корпус 1 (рис. 161) изготовляется из мягкой литой стали
и имеет цилиндрическую форму. С вну-
тренней стороны корпуса на винтах кре-
пятся железные полюсы 2.

На каждый полюс перед его крепле-
нием к корпусу надевается катушка об-
мотки возбуждения. Катушки из медной
изолированной эмалью или хлопчатобу-
мажной пряжей проволоки изготовля-
ются на специальных шаблонах и каркаса
не имеют. После изготовления катушки
обматываются плотной хлопчатобумаж-
ной лентой и пропитываются изоляцион-
ным лаком. Катушки всех полюсов сое-
диняются последовательно и образуют
обмотку возбуждения (рис. 163)
генератора.

Полюсы с обмоткой возбуждения являются собственно- элек-
тромагнитами, создающими магнитный поток, который пересе-
кается обмоткой якоря. Корпус используется как основание; на
нем крепятся крышки генератора, в которых на подшипниках

Рис. 163. Обмотка возбуждения

Рис. 162. Полюсы генератора

вращается якорь, и, кроме того, сам корпус является магни-
топроводом магнитного потока, создаваемого полюсами. На
рис. 164 показан путь магнитного потока по корпусу, полюсам
и сердечнику якоря генератора.

Генераторы, у которых магнитный поток, пересекаемый об-
моткой якоря, создается двумя полюсами, носят название двух-
полюсных генераторов.

Генераторы с числом полюсов больше двух называются мно-
гополюсными генераторами.

На колесных и гусеничных машинах обычно устанавливаются
двухполюсные генераторы, если мощность последних не превы-
шает 150—200 вт. При большей мощности обычно^ используются
четырехполюсные генераторы.

Корпус четырехполюсного генератора показан на рис. 165.
На рис. 166 показан путь магнитного потока в таком генераторе.
Следует отметить, что ток в обмотках полюсов многополюсного

Рис. 164. Расположение полю-
сов и путь магнитного потока
в двухполюсном генераторе:
1 — корпус; 2 — полюс

Рис. 165. Корпус четырехпо-
люсного генератора:
1—корпус; 2 — полюс; 3 — катушка
полюса (обмотка возбуждения)

ток. В генера-

Рис. 166. Расположение полю-

и путь магнитного потока
четырехполюсном генера-
торе:

I — корпус; 2 — полюс

генератора должен быть всегда направлен, так, чтобы поляр-
ность обращенных к сердечнику якоря сторон полюсов чередова-
лась (рис. 166).

Как правило, в многополюсных генераторах число щеток
делается равным числу полюсов. Так например, в четырехполюс-
ном генераторе имеются четыре щетки, из которых две положи-
тельные и две отрицательные. Щетки одного знака соединяются
между собой параллельно.

Для создания магнитного потока в генераторе необходимо
пропустить по обмотке возбуждения э
торах, применяемых на колесных и
гусеничных машинах, обмотка воз-
буждения присоединяется к щеткам
и получает электрический ток непо-
средственно от своей же обмотки
якоря..Такие генераторы называют-
ся генераторами с самовозбу-
ждением.

В этом случае может возникнуть
вопрос: как же возбудится генера-
тор, если в первые моменты его ра-
боты магнитного потока полюсов не
будет?

Работа генераторов с самовоз-
буждением обеспечивается благо-
даря наличию остаточного ма-
гнетизма в полюсах и в корпусе

только якорь генератора получит вращательное движение, его
проводники будут пересекать слабый поток остаточного магне-

сов
в

генератора. Поэтому, как
тизма и в i-щх будет индуктироваться небольшая э. д. с. Эта
э.д.с. вызовет появление в обмотке возбуждения электриче-
ского тока, который немного намагнитит полюсы, увеличивая
тем самым поток остаточного магнетизма. Увеличение потока
приведет к увеличению индуктирующейся в обмотках якоря
э.д.с. и к дальнейшему возрастанию тока в обмотке возбу-
ждения и т. д.

Этот процесс носит название возбуждения генератора
и завершается очень быстро, после чего генератор может отда-
вать электрический ток во внешнюю цепь.

В генераторах, предназначенных для специальных целей, как,
например, генератор преобразователя напряжения, обмотка воз-
буждения получает ток не от обмотки якоря, а от постороннего
источника, электрической энергии (аккумуляторной батареи).

Такие генераторы называются генераторами ,с н е з а в и си-
мы м возбуждением.

5. ТИПЫ ГЕНЕРАТОРОВ

Для того чтобы обмотка возбуждения, расположенная на по-
люсах, могла создавать магнитное поле, через нее должен быть
пропущен электрический ток от обмотки якоря. С этой целью об-
мотку возбуждения генератора соединяют со щетками, снимаю-
щими ток с обмоток якоря.

Рис. 167. Принципиальные схемы генёраторов:

А—-сериесный генератор; Б — шунтовой генератор; В — компаундный генератор

В зависимости от того, как соединена обмотка возбуждения
с обмоткой якоря, различают три типа генераторов.

1) Сериесный генератор, в котором обмотка возбуждения со-
единена последовательно с обмоткой якоря (рис. 167, Л).

2) Шунтовой генератор, в котором обмотка возбуждения со-
единена параллельно с обмоткой якоря (рис. 167, Б).

3) Компаундный генератор, в котором обмотка возбуждения
разбита на две части; из них одна часть соединена параллельно
с обмоткой якоря, а другая последовательно (рис. 167, В).

Практическое применение на колесных и гусеничных маши-
нах получили только шунтовые генераторы, на рассмотрении
свойств которых и остановимся.
6. ШУНТОВОЙ ГЕНЕРАТОР

Рис. 168. Схема двухпо-
люсного шунтового гене-
ратора

Шунтовым генератором называют такой генератор, обмотка
возбуждения которого включена параллельно обмотке якоря.

С этой целью катушки полюсов генератора (рис. 168) соединя-
ются между собой последовательно, а начало и конец всей об-
мотки присоединяются к положительной и отрицательной щет-
кам. Благодаря такому включению обмотка возбуждения обра-
зует самостоятельную цепь, и следова-
тельно, возбуждение генератора происхо-
дит независимо от того, включены ли в
его внешней цепи какие-либо потребите-
ли или нет. Практически ток, потребляе-
мый обмоткой возбуждения, колеблется в
пределах 1—5% от наибольшего тока, на
который рассчитан генератор.

Таким образом, когда якорю генера-
тора сообщено определенное число обо-
ротов, а потребители во внешней цепи
выключены (нет нагрузки), генератор ра-
ботает «вхолостую», но на его зажимах
поддерживается напряжение, соответст-
вующее данному числу оборотов якоря.

Рассмотрим, как будет изменяться напряжение на зажимах
генератора (при неизменном числе оборотов), если нагрузка во
внешней цепи будет изменяться.

В момент включения нагрузки во внешней цепи появится ток,
который, проходя одновременно по обмоткам якоря, вызовет
в них известное падение напряжения, равное произведению тока,
проходящего по обмоткам якоря, на сопротивление обмоток
якоря. Если обозначить ток, проходящий по обмоткам якоря,
через 1а, сопротивление его обмоток через га, то величина паде-
ния напряжения в обмотках якоря выразится как произве-
дение ia-re

Поэтому в момент включения нагрузки во внешней цепи на-
пряжение на зажимах генератора уже не будет прежним,
а уменьшится на величину падения напряжения в обмотках якоря
при данной нагрузке. В зависимости от нагрузки величина напря-
жения на зажимах генератора будет определяться по следую-
щей формуле:

U — E—(ia-ra)t

где U — напряжение на зажимах генератора;

Е — э. д. с., индуктирующаяся в обмотках якоря.

По мере увеличения нагрузки во внешней цепи ток, проходя-
щий по обмоткам якоря, будет увеличиваться, вызывая и соот-
ветственно большую величину падения напряжения в обмотках
якоря. Поэтому напряжение на зажимах • генератора, как это
видно из вышеприведенной формулы, будет постепенно с ростом
нагрузки уменьшаться. Однако, ввиду того что сопротивление об-
моток якоря (гс) весьма мало, падение напряжения, происходя-
щее в. них (1а-га), вообще говоря, незначительно.

Но даже незначительное уменьшение напряжения на зажи-
мах генератора тотчас же вызовет уменьшение тока в обмотке
возбуждения, что в свою очередь приведет к уменьшению маг-
нитного потока, создаваемого полюсами, и следовательно, к еще

большему понижению на-
пряжения на зажимах гене-
ратора.

Таким образом, при ра-
боте шунтового генератора
под нагрузкой уменьшение
напряжения на его зажимах
происходит в результате:

а) падения напряжения
тока при прохождении его
по обмотке якоря;

б) уменьшения тока в
обмотке возбуждения, умень-
шающего магнитный поток,
создаваемый полюсами.

Кроме того, на сниже-
ние напряжения оказывает
ел 8) вследствие ослабления

Рис. 169. Кривая изменения напряже-
ния на зажимах шунтового генератора
в зависимости от изменения тока во
внешней цепи (нагрузки)
влияние «реакция якоря» (см. ра:
потоком якоря потока полюсов.

Характер изменения напряжения шунтового генератора в за-
висимости от внешней нагрузки показан на рис. 169 кривой Я,
которая от точки О, соответствующей напряжению генератора
при холостом ходе, начинает плавно понижаться. Это понижение
кривой продолжается до точки В, соответствующей наибольшему
току, допустимому для данного генератора. Практически в со-
временных шунтовых генераторах уменьшение напряжения на
его зажимах при полной нагрузке не превышает 8—10% на-
пряжения при холостом ходе.

При резком уменьшении сопротивления внешней цепи, напри-
мер, в момент короткого замыкания, ток, отдаваемый генерато-
ром, значительно возрастает сверх номинального, в силу чего
напряжение на зажимах вначале быстро понижается, а затем
падает до нуля. Соответственно уменьшается и ток, отдаваемый
генератором.

Это очень ценное свойство шунтового генератора, так как
если бы при коротком замыкании его напряжение не снижалось
до нуля, то проходящий по обмоткам якоря большой ток, выде-
ляя значительное количество тепла, привел бы к обугливанию
изоляции обмоток. В результате, как принято говорить, «якорь
сгорит» и генератор выйдет из строя.
Понижение напряжения шунтового генератора до нуля в мо-

мент короткого замыкания можно еще объяснить и тем, что
возникшее во внешней цепи весьма ма-

лое сопротивление шунтирует обмотку
возбуждения генератора, почти вовсе
прекращая в ней ток, что приводит к ис-
чезновению магнитного потока полюсов,
а следовательно, и к падению до нуля
напряжения генератора.

При этом ток во внешней цепи все
же сохраняет некоторое, правда, весьма
небольшое, значение, равное отрезку КС,
за счет э. д. с., индуктирующейся в
якоре от поля остаточного магнетизма
полюсов, hoi этот ток не представляет для
генератора никакой опасности.

На основании этого говорят, что
шунтовой генератор не боится коротких
замыканий во внешней цепи. Однако сле-
дует помнить, что это справедливо лишь
при условии полного короткого замыка-
ния, а не постепенной перегрузки генера-
тора.

На колесных и гусеничных машинах
устанавливаются только шунтовые гене-
раторы.

Как правило, генераторы выполняют-
ся по однопроводной схеме, т. е. в од-
них генераторах положительная, а в дру-
гих отрицательная щетка (щетки) соеди-
няется с корпусом генератора (масса).
Вторая щетка (соответственно отрица-
тельная или положительная) выводится
на отдельный изолированный зажим, рас-
полагаемый на корпусе генератора. Этот
зажим является основным зажимом гене-
ратора. Около него ставится одна из
следующих меток: для генераторов оте-
чественного производства « + Я», «—Я»,
«+» или «—»; для импортных (американ-
ских) генераторов «А».

Обмотка возбуждения присоединяется
одним концом к щетке генератора, а
другим выводится на вспомогательный
изолированный зажим, устанавливаемый
рядом с главным. У вспомогательного
зажима генераторов отечественного про-
изводства ставится метка «Ш», а У
.импортных «F».

Рис. 170. Схемы внутрен-
них соединений шунто-
вых генераторов.-

А — двухполюсный генератор:
Б — четырехполюсник генера-
тор: В — принципиальная схеме
генератора независимо от числа
полюсов
Схемы внутренних соединений генераторов, устанавливаемых
на колесных и гусеничных машинах, изображены на рис. 170,
а внешний вид некоторых из них — на рис. 171.

Рис. 171. Генераторы, устанавливаемые на колесных и гусе-
ничных машинах

Слева направо: ДСФ-500-Т, ГА и ГБФ

В табл. 14 приводится маркировка и электрические данные

генераторов отечественного производства.

Таблица 14

Маркировка и электрические данные генераторов

Марка генератора Напряже- ние в в Мощность вШ Число по- люсов Поддержание посто- янного напряжения осуществляется посредством Марка реле- регулятора (или реле об- ратного тока) Машина, на кото- рой устанавли- вается генератор f
ГБФ 6 80 2 Третьей щетки ЦБ-4118 Автомобили ГАЗ-2А, ГАЗ-ЗА и ЗИС-5

ГМ 6 120 2 * » ЦБ-4118 Автомобиль М-1
ГЛ 6 150 2 » V РЗ-69 Автомобиль ЗИС-101
ГА 12 250 4 Регулятором напряжения РРА Автобусы
ГТ 24 1000 4 То же РРА-24ф ) Танки
Г-73 24 1500 4 РРТ-24 }
ГТ-17 24 2000 4 • РРТ-25 J

7. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА ГЕНЕРАТОРА

Электродвижущая сила, индуктирующаяся в любом провод-
нике, зависит от того, какое количество магнитных силовых ли-
ний проводник пересечет в 1 секунду.

Любой проводник обмотки якоря генератора, вращаясь в маг-
нитном поле, за один оборот пересекает магнитный поток, со-
здаваемый каждой парой полюсов, два раза. Если магнитный по-
ток, создаваемый парой полюсов, обозначить через Ф, то общее
234
число магнитных силовых линий, пересеченное проводником за
один оборот, составит 2Ф.

При числе пар полюсов генератора больше одной (например
у четырехполюсного генератора) величину 2Ф необходимо умно-
жить на р — число пар полюсов. Следовательно, общее число
силовых линий, пересеченное проводником за один оборот, со-
ставит для любого генератора 2рФ.

Но число оборотов машины всегда берется за промежуток
времени 1 минута. Поэтому, если якорь генератора делает п обо-
ротов в минуту, то в секунду это будет составлять. -эд- обо-
ротов, а продолжительность одного оборота, выраженная в се-
кундах, будйт обратной величиной, т. е. — секунд.

Зная число пересекаемых проводником магнитных силовых
линий за один оборот (2рФ) и время в секундах (—-), в течение
которого происходит их пересечение, можно определить вели-
чину индуктированной э. д. с.

Г- 2^1
с ~ 60 ’

п.

или, произведя сокращение, получим

р _ 2рФп рФл
с 60 1F

Обмотка якоря генератора состоит не из одного, а из не-
скольких активных проводников, соединенных таким образом,
что э. д. с., индуктирующиеся в них, складываются. Однако,
принимая во внимание, что обмотка якоря образует две, а иногда
и большее число параллельных цепей, общая э. д. с. будет во
столько раз меньше, сколько параллельных цепей имеет об-
мотка. Поэтому, если число активных проводников обмотки якоря
равно У, а число параллельных цепей 2а, то в расчет должно
приниматься только проводников.

Теперь для определения общей э. д. с. генератора (Е)
остается только помножить э. д. с., индуктирующуюся в одном
проводнике, на число проводников, принимаемое в расчет:

Р__ рФп N _ p$nN

30“ ' Та ~~ *60а~ ‘

Для того чтобы выразить индуктированную э. д. с. в воль-
тах, магнитный поток должен быть взят в веберах.

В результате получим следующее выражение:

Д7 p$nN
560 •

Пользоваться этой формулой можно для определения э.д.с.
генератора с любым числом полюсов.
8. РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ ГЕНЕРАТОРА

В работающем без нагрузки генераторе проводники обмотки
якоря пересекают равномерно распределенный в междужелезном
пространстве (рис. 172, А) магнитный поток полюсов.

Если цепь обмотки якоря замкнуть на какой-нибудь потре-
битель (создать нагрузку), э. д. с., индуктирующаяся в проводни-
ках обмотки, вызовет появление в них тока, и вокруг сердеч-
ника якоря, ставшего теперь своего рода электромагнитом, воз-
никает собственный магнитный поток, называемый потоком
якоря (рис. 172, Б).

Рис. 172. Реакция якоря генератора:

А — распределение магнитного потока полюсов при отсутствии нагрузки (тока в обмотках
якоря нет); Б — распределение магнитного потока якоря при прохождении по нему тока;

В — результирующий магнитный поток полюсов в нагруженном генераторе

Взаимодействие потока якоря с потоком полюсов вызовет
отклонение магнитного потока полюсов в сторону направления
вращения якоря и перераспределение магнитных силовых линий
в междужелезном пространстве. Произойдет это потому, что
под одним краем полюса магнитный поток якоря будет напра-
влен против потока полюсов, а под другим краем того же по-
люса совпадать с ним по направлению.

Таким образом, если ранее магнитный поток полюсов рас-
пределялся в междужелезном пространстве равномерно (поло-
жение Л), то теперь под «набегающим» краем каждого полюса
будет иметь место ослабление магнитного потока (рис. 172,
положение В), так как в этом месте силовые линии поля якоря
и полюсов направлены навстречу одни другим. Под «сбегающим»
концом полюса, где направления силовых линий якоря и полю-
сов совпадают, произойдет усиление магнитного потока.
Описанное явление называется реакцией якоря.

Как результат искривления магнитного потока полюсов ней-
тральная линия ОО, перпендикулярная к направлению силовых
линий, переместится в направлении вращения якоря и займет по-
ложение OiOi (рис. 172, В). Так как магнитный поток якоря за-
висит от нагрузки на генератор и растет с ее увеличением, то
очевидно, что вместе с ростом нагрузки будет увеличиваться
236
и реакция якоря, а нейтральная линия будет отклоняться на
больший угол в сторону направления вращения. В соответствии
с этим щетки в прежнем месте нельзя оставлять из-за сильного
искрения под ними, вызванного тем, что проводники обмотки, со-
единенные с соседними коллекторными пластинами, замыкае-
мые щетками, будут теперь находиться не на нейтральной ли-
нии. Значит, в них будет индуктироваться э. д. с. и при замыка-
нии их щеткой накоротко появится ток, приводящий к появле-
нию искры и обгоранию рабочей поверхности коллектора.

Поэтому при всяком изменении нагрузки на генератор и пе-
ремещении в новое положение нейтральной линии щетки также
должны перемещаться по коллектору в том же направлении.
Это крайне неудобно, так как генератор требует дополнительных
устройств ^ля перемещения щеток и постоянного контроля за
их положением при изменении нагрузки.

Отсюда следует, что реакция якоря должна рассматриваться
как нежелательное явление, с которым необходимо бороться.

В генераторах, применяемых на колесных и гусеничных ма-
шинах, ввиду их небольших габаритов указанные мероприятия
провести не представляется возможном. Поэтому в них ограни-
чиваются только смещением щеток в направлении вращения
якоря в какое-то среднее положение, при котором изменение на-
грузки не вызывало бы значительного искрения под щетками.

В некоторых случаях искривление магнитного потока полю-
сов и перераспределение его в междужелезном пространстве,
вызванное реакцией якоря, используется как средство, обеспе-
чивающее поддержание постоянства зарядного тока, отдавае-
мого генератором при изменяющемся числе оборотов его якоря.
Примером могут служить генераторы с третьей щеткой.

9. РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

В отличие от стационарных генераторы, устанавливаемые на
колесных и гусеничных машинах, работают при переменном числе
оборотов якоря, изменяющемся в широких пределах в зависимо-
сти от условий местности и скорости движения по ней машины.

При изменяющемся числе оборотов якоря генератора напря-
жение его также будет меняться по величине, значительно от-
клоняясь от допустимых пределов. Практически, если генератор
рассчитан на напряжение 12 в при числе оборотов якоря 1200,
то при числе оборотов 2500—3000 его напряжение может до-
стигнуть 35—40 в. Если же число оборотов будет ниже 1200,
то соответственно и напряжение генератора будет меньше 12 в.

Такое непостоянство напряжения генератора, конечно, не
может удовлетворять условиям эксплоатации, так как потреби-
тели,'рассчитанные на определенное напряжение (например 12 в),
при понижении его могут отказать в действии и, наоборот, при
чрезмерном увеличении напряжения выйти из строя (перегореть).
Кроме того, установленная на колесной или гусеничной машине
аккумуляторная батарея будет получать очень большой заряд-
ный ток при повышении напряжения генератора сверх нормаль-
ного. Большой зарядный ток опасен и для батареи, и для ге-

нератора. В первом случае он может привести к короблению
пластин и выкрашиванию активной массы аккумуляторов, а во

втором — к перегрузке генератора, следствием которой может

Рис. 173. Схема включения в обмотку возбуждения
генератора регулировочного реостата

быть сгорание изоля-
ции обмоток и выход
генератора из строя.

Выше приведенные
примеры достаточно
убедительно говорят
о необходимости при-
менения в генерато-
рах, устанавливае-
мых на колесных или
гусеничных машинах,
специальных прибо-
ров или устройств,
при помощи которых

напряжение генера-

тора поддерживалось бы постоянным, независимо от числа обо-

ротов коленчатого вала двигателя.

Для получения постоянного напряжения на зажимах гене-
ратора при изменяющемся числе оборотов необходимо пропор-
ционально увеличивающемуся числу оборотов якоря (свыше обо-
ротов, при которых генератор дает номинальное напряжение)
уменьшить магнитный поток полюсов и, наоборот, при уменьше-
нии числа оборотов якоря поток полюсов увеличивать. Соблюдая
указанную зависимость между числом оборотов и потоком полю-

сов, можно получить практически постоянное напряжение на
зажимах генератора.

Изменение магнитного потока полюсов достигается измене-
нием тока в обмотке возбуждения генератора при помощи по-
следовательно включенного с ней реостата (рис. 173). Однако
изменение тока реостатом неудобно в практическом отношении.

Поэтому вместо реостата применяют постоянное сопротивле-
ние, периодически вводимое в обмотку возбуждения на тот или
иной очень малый промежуток времени специальным автомати-
чески действующим прибором, получившим название регуля-

тора напряжения.

Регулятор напряжения (рис. 174) состоит из железного сер-
дечника /, на котором помещена шунтовая обмотка Ш, вклю-
ченная параллельно с щетками генератора. Против сердечника
на пластинчатой пружине 2 укреплен железный якорек 3 с по-
движным контактом 4. Неподвижный контакт 5 установлен про-
тив подвижного контакта и соединен с массой. Конец обмотки
возбуждения В генератора, выведенный на. отдельный за-
жим (ZZ7), присоединен к пластинчатой пружине 2 и через сомк-
нутые контакты 4 и 5 и массу соединяется с минусом генера-
тора. Параллельно сомкнутым контактам включено дополни-
тельное сопротивление R, вводимое при размыкании контактов
в цепь обмотки возбуждения.

Рис. 174. Принципиальная схема регулятора напряжения:

1 — сердечник регулятора; 2 — пластинчатая пружина; 3 — якорек; 4 и 5 — контакты;
В—обмотка возбуждения; R— дополнительное сопротивление

При вращении якоря генератора генератор начнет возбу-
ждаться и напряжение, возникшее на его зажимах, приведет
к появлению тока в шунтовой обмотке регулятора. По мере
роста напряжения генератора намагничивание сердечника будет
увеличиваться, и он будет стремиться притянуть к себе якорек 3.
Но пластинчатая пружина 2 регулятора так отрегулирована, что
якорек может притянуться к сердечнику лишь при напряжении
генератора, превышающем допустимую величину. Так, напри-
мер, если генератор рассчитан на 12 в, то пружина регулируется
так, чтобы якорек притянулся сердечником при напряжении
13—13,5 в.

< Как только якорек 3 начнет двигаться к сердечнику, кон-
такты 4 и 5 разомкнутся. При этом конец обмотки возбужде-
ния (ZZZ) окажется соединенным с отрицательной щеткой генера-
тора не непосредственно (сомкнутые контакты 4 и 5), а через
дополнительное сопротивление R. В результате ток в обмотке
возбуждения начнет уменьшаться, а вместе с тем уменьшится
и напряжение на зажимах генератора. Это приведет к уменьше-
нию тока в шунтовой обмотке U1 регулятора, отчего уменьшится
намагничивание сердечника, и якорь под действием пластинча-
той пружины отойдет в начальное положение, сомкнув кон-
такты 4 и 5.

Дополнительное сопротивление будет шунтировано; ток в об-
мотке возбуждения начнет снова увеличиваться, а вместе с ним
будет повышаться и напряжение генератора. В результате по-
вышения напряжения произойдет новое размыкание контактов
и включение в обмотку возбуждения дополнительного сопроти-
вления и т. д.
Таким образом, несмотря на увеличение числа оборотов ге-
нератора благодаря периодическому введению в обмотку воз-
буждения дополнительного сопротивления, напряжение на его

зажимах будет только колебаться в определенных пределах, не

возрастая больше допустимой, заранее установленной величины.

Рис. 175. Регулятор напряжения

Рассмотренный вы-
ше регулятор напряже-
ния является простей-
шим.

Применяемые на по-
давляющем большин-
стве колесных и гу-
сеничных машин ре-
гуляторы напряжения
(рис. 175) имеют на
сердечнике не одну, а
две-четыре обмотки и в
некоторых случаях
большее число контак-
тов (многоступенчатые
регуляторы). Это дает

колебания напряжения генератора,
тора, практически незаметными.

возможность сделать

вызванные работой регуля-

Регулятор напряжения монтируется в отдельной коробке
вместе с другим прибором, также обеспечивающим работу ге-
нератора— реле обратного тока (см. раздел 11).

10. ТРЕХЩЕТОЧНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Регулятор напряжения устанавливается, как правило, в ге-
нераторах мощностью 100—120 вт и выше.

В генераторах меньшей мощности, применяемых главным',
образом на автомобилях, предпочитают не устанавливать сложг;
ные регуляторы напряжения, а применять систему регулирова-.
ния при помощи третьей щетки.

Особенностью таких генераторов является присоединение
одного конца обмотки возбуждения Д (рис. 176, Л) к дополни-
тельной щетке С, расположенной между главными щет-
ками А и В. При таком включении ток в обмотке возбуждения
генератора будет зависеть только от величины э.д.с., индуктирую-
щейся в' проводниках, расположенных между главной щеткой А
и дополнительной С. Дополнительная щетка получила название
третьей щетки, отчего и генератор называется генератором
с третьей щеткой, или трехщеточным.

Принцип действия генератора с третьей щеткой основан на
явлении реакции якоря. Работа генератора протекает следующим
образом.
Когда напряжение генератора равно э. д. с. аккумуляторной

батареи, зарядный ток отсутствует, а вместе с ним отсутствует

поток якоря, и магнитный
дужелезном пространстве
увеличения числа обо-
ротов индуктируемая
э. д. с. в обмотках
якоря будет увеличи-
ваться, вызывая появле-
ние зарядного тока, а
вместе с ним и потока
якоря. Магнитный по-
ток полюсов будет при

этом смещаться в сто-
рону направления вра-
щения, и тем больше,
чем значительнее будет
зарядный ток. Такое
смещение потока (по-
ложения Б и В) даст
ослабление его на уча-
стке между основной

поток полюсов распределяется в меж-
равномерно (положение 4). По мере

Рис. 176. Принципиальная схема ра-
боты генератора с третьей щеткой

А и третьей С щетками, что приведет к уменьшению э. д. с.,
индуктируемой в проводниках, заключенных между этими щет-
ками, а следовательно, и к уменьшению тока в обмотке возбу-
ждения. В результате магнитный поток полюсов будет умень-
шаться. Уменьшение магнитного потока приведет к уменьшению
э. д. с., индуктируемой между главными щетками А и В, и следо-

вательно, к уменьшению зарядного тока, отдаваемого генератором.

Таким образом, всякое увеличение зарядного тока при уве-
личении числа оборотов якоря генератора неизбежно связано
с уменьшением потока полюсов, чем и достигается индуктиро-
вание в обмотках якоря примерно постоянной э. д. с., вместе
с которой примерно постоянным остается и зарядный ток. Вот
почему эти генераторы часто называют генераторами с регу-
лировкой тока.

Третья щетка делается подвижной. Перемещая ее по кол-
лектору в направлении вращения, силу зарядного тока можно
увеличить; при перемещении против направления вращения —
уменьшить.

Основным недостатком генератора с третьей щеткой является
обязательное наличие исправной аккумуляторной батареи, вклю-
ченной параллельно генератору. Без батареи генератор работать
не может. Если батарея во время работы случайно отъединится,
напряжение генератора резко возрастет, что небезопасно для
потребителей и для самого генератора.

В отличие от трехщеточных генераторы с регуляторами на-
пряжения могут работать как с аккумуляторными батареями,
так и без них.
11. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ГЕНЕРАТОРА И АККУМУЛЯТОРНОЙ
БАТАРЕИ. РЕЛЕ ОБРАТНОГО ТОКА. РЕЛЕ-РЕГУЛЯТОРЫ

Устанавливаемый на колесной или гусеничной машине гене-
ратор работает всегда совместно с аккумуляторной батареей *.

Работа этих приборов осуществляется следующим образом.

Аккумуляторная батарея питает потребители в то время, когда
генератор не работает, например на остановках, или когда вслед-
ствие небольшого числа оборотов коленчатого вала двигателя
напряжение на зажимах генёратора еще не достигло номиналь-

Рис. 177. Параллельная работа генератора и аккумуляторной
батареи:

А — генератор выключен, потребители питаются от аккумуляторной батареи;

Б — генератор включен, питает потребители и заряжает аккумуляторную
батарею

ной величины (рис. 177, А). С увеличением числа оборотов ко-
ленчатого вала двигателя напряжение генератора достигает но-
минальной величины, и с этого момента он начинает питать по-
требители и одновременно заряжать аккумуляторную батарею
(рис. 177, Б).

Для обеспечения совместной работы генератор соединяется
с аккумуляторной батареей параллельно. Рассмотрим условия
параллельной работы генератора и аккумуляторной батареи на
конкретном примере.

1 Исключение составляют лишь некоторые сельскохозяйственные трак*
торы, на которых устанавливается только генератор.
Предположим вначале, что э.д.с. аккумуляторной батареи
равна 12 в и генератор при данном числе оборотов якоря под-
держивает напряжение на зажимах также 12 в. Потребители
во внешней цепи выключены. Если теперь соединить генератор
и аккумуляторную батарею параллельно, ток в цепи будет от-
сутствовать, так как напряжение генератора будет уравнове-
шиваться одинаковой по величине э.д.с. аккумуляторной ба-
тареи. Для того чтобы в цепи возник зарядный ток в направле-
нии от генератора к аккумуляторной батарее, необходимо уве-
личить э. д. с., индуктирующуюся в обмотках его якоря. Достиг-
нуть этого можно хотя бы увеличением числа оборотов якоря.
Предположим, что нам удалось увеличить э. д. с., индуктирую-
щуюся в обмотках якоря генератора, до 12,6 в. Теперь преобла-
дающей э. д. с. в цепи будет э. д. с. генератора, и ток из него
пойдет в аккумуляторную батарею.

Величина его будет зависеть от разности действующих
в цепи э.д.с., деленной на полное сопротивление цепи:

I _ ^ген ^бат

га + гб '

Пример 1. Определить зарядный ток в цепи батарея — генератор, если
э.д.с. аккумуляторной батареи равна 12 в, а в обмотках якоря генератора
индуктируется э.д.с. 12,6 в. Внутреннее сопротивление генератора 0,1 ом,
а батареи 0,02 ом (потерями в соединительных проводах пренебрегаем).

Решение. Подставив известные величины в формулу, получим
12,6 —12 _ 0,6

7 ~ 0,1 4- 0,02 “ 0,12 ~ ‘

Следовательно, зарядный ток будет равен 5 а.

Для увеличения зарядного тока э.д.с. генератора должна
быть увеличена и для уменьшения, наоборот, уменьшена. Это
достигается изменением регулировки регулятора напряжения
или перемещением третьей щетки (в трехщеточных генераторах).

Из сказанного следует, что зарядка генератором акку-
муляторной батареи будет происходить только в том случае,
если э.д.с., индуктирующаяся в обмотках якоря, будет преобла-
дающей в цепи.

Однако с уменьшением числа оборотов двигателя, от кото-
рого получает вращение якорь генератора, э. д. с. генератора
может понизиться до величины, меньшей э. д. с. батареи. В этом
случае начинается обратный процесс — разрядка батареи
через генератор.

Последнего ни в коем случае допускать нельзя, так как
разрядный ток, проходящий через генератор, благодаря незна-
чительному сопротивлению обмоток якоря может достигнуть
очень большой величины, что вызовет бесполезную разрядку
батареи и приведет к сгоранию изоляции обмоток. В резуль-
тате генератор может выйти.из строя.

Совершенно очевидно, что генератор должен быть своевре-
менно выключен, чтобы он мог быть снова включенным, когда
16* 243
его напряжение с новым увеличением числа оборотов двига-
теля поднимется до необходимой величины.

Своевременное включение и выключение генератора не мо-
жет быть поручено механику-водителю, а должно совершаться
автоматически. Для этого все генераторы, работающие со-
вместно с аккумуляторной батареей, снабжаются автоматически
действующими приборами, получившими название реле обрат-
ного тока.

Рис. 178. Принципиальная схема реле обратного тока:

1 — сердечник; 2 — пластинчатая пружина; 3 — якорек; 4— неподвижный контакт; 5—по-'
движиый контакт; Ш—шунтовая обмотка; С — сериесная обмотка

Реле обратного тока (рис. 178) состоит из железного сер-
дечника 7, на котором намотаны две обмотки — шунтовая Ш
(из большого числа витков тонкой проволоки) и сериесная С
(из нескольких витков толстой проволоки). Над сердечником
на пластинчатой пружине 2 укреплен железный якорек 3 с по-
движным контактом 5. Против подвижного контакта установлен
неподвижный контакт 4.

Если генератор не работает, то контакты 4 и 5 разомкнуты
и он выключен. Питание потребителей при этом осуществляется
от аккумуляторной батареи. Если якорь генератора получит
вращательное движение, генератор начнет возбуждаться и на-
пряжение на его зажимах будет постепенно увеличиваться. Это
вызовет появление тока в шунтовой обмотке Ш и намагничива-
ние сердечника реле обратного тока, который будет стремиться
притянуть к себе железный якорь 3. Пружина 2 отрегулирована
так, что это может произойти только в том случае, если напря-
жение генератора достигнет величины, несколько большей э.д.с.
батареи. В этот момент якорек, притянувшись к сердечнику,
замкнет контакты 4 и 5, отчего генератор окажется соединенным
с аккумуляторной батареей, и начнется ее зарядка. Зарядный
ток, проходящий по сериесной обмотке С, будет совпадать по
направлению с током шунтовой обмотки Ш, отчего сердечник
реле обратного тока получит дополнительное намагничивание,
способствующее более плотному соединению контактов 4 и 5.

В том случае, если напряжение генератора снизится до
величины, меньшей номинальной, ток из аккумуляторной бата-
реи пойдет в генератор.- Проходя по сериесной обмотке, но уже
в противоположном направлении, ток размагнитит сердечник,
и якорек 3 под действием пластинчатой пружины разомкнет
контакты 4 и 5.

Рис. 179. Реле обратного тока и регулятор напряжения, уста-
новленные в общем кожухе. Крышка с кожуха снята

Генератор будет отъединен от батареи, и разрядка ее через
генератор будет предотвращена.

В трехщеточных генераторах реле обратного тока устана-
вливается непосредственно на его корпусе.

В тех случаях, когда генератор снабжается регулятором
напряжения, реле обратного тока устанавливается вместе с ним
в специальном кожухе, который монтируется, как правило, от-
дельно от генератрра (рис. 179).

Прибор, состоящий из реле обратного тока и регулятора
напряжения, установленных в общем кожухе, называется реле-
регулятором.

В реле-регуляторах, работающих вместе с генераторами
повышенной мощности, иногда устанавливают третий прибор,
называемый ограничителем тока генератора (рис. 180).
В его задачу входит автоматическое ограничение тока, отдавае-
мого генератором, не свыше допустимого предела.
По своему устройству ограничитель тока аналогичен регу-
лятору напряжения, отличаясь от него тем, что на сердечнике
расположена не шунтовая, а сериесная обмотка, по которой
проходит весь ток, отдаваемый генератором. Таким образом,
намагничивание сердечника ограничителя находится в зависи-
мости не от изменения напряжения, а от изменения тока, отда-
ваемого генератором.

Рис. 180. Принципиальная схема генератора и реле-регулятора
Реле-регулятор состоит из трех приборов: регулятора напряжения, ограничителя тока и реле
обратного тока

В остальном ограничитель тока действует так же, как и ре-
гулятор напряжения, уменьшая напряжение генератора, а сле-
довательно, и отдаваемый им ток.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объясните принцип действия генератора.

2. Каково назначение коллектора и как он работает?

3. Расскажите об устройстве якоря генератора.

4. Какие типы обмоток якорей находят применение?

5. Как создается магнитное поле генератора?

6. Расскажите об устройстве магнитной системы генератора.

7. Назовите типы генераторов.

8. Почему шунтовый генератор не боится коротких замыканий?

9. От чего зависит э.д.с. генератора?

10. Что такое реакция якоря?

11. Перечислите особенности работы генераторов, применяемых на ко-
лесных и гусеничных машинах.

12. Каковы назначение и принцип действия регулятора напряжения?

13. При каких условиях генератор будет заряжать аккумуляторную
батарею?

14. Объясните принцип действия генератора с третьей щеткой.

15. Для чего служит реле обратного тока?

16. Объясните работу реле обратного тока,

17. Что такое реле-регулятор?
Глава XIII

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МОТОРЫ

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМОТОРА

При вращении якоря генератора и пересечении проводни-
ками его обмотки магнитного потока полюсов в проводниках
индуктируется э. д. с. При наличии замкнутой внешней цепи
э. д. с., индуктирующаяся в обмотке якоря генератора, вызовет
появление во внешней цепи электрического тока. Таким образом,
генератор преобразует механическую энергию в энергию элек-
трическую.

Однако ранее было установлено, что если по какому-либо
проводнику, помещенному в магнитном поле, проходит электри-
ческий ток, этот проводник будет сам перемещаться в магнит-
ном поле, т. е. в данном случае будет происходить обратный,
нежели в генераторе, процесс — преобразование электрической
энергии в механическую. Следовательно, можно предположить,
что если по обмоткам якоря генератора пропустить электриче-
ский ток от постороннего источника электрической энергии, его
якорь придет во вращательное движение.

Опыты полностью подтверждают эту возможность. На осно-
вании этого говорят, что генератор постоянного тока есть ма-
шина обратимая, так как ее можно использовать не только
в качестве источника электрической энергии, но и в качестве
машины, преобразующей электрическую энергию в механиче-
скую, т. е. в качестве.электромотора.

Электромотором (или электродвигателем) называется ма-
шина, преобразующая электрическую энергию в механическую.

Первый в мире электромотор постоянного тока был изобре-
тен академиком Б. С. Якоби в 1837 г. Этот электромотор был
установлен на шлюпке и давал ей возможность двигаться про-
тив течения реки.

Обратимость электрических генераторов и электромоторов
постоянного тока впервые была открыта несколько позже
(1843 г.) русским физиком-.Э. X. Ленцем.

Рассмотрение работы электромотора начнем ,с простейшей си-
стемы. Предположим, что на железном сердечнике (рис. 181, Л),
внесенном в магнитное поле, расположена секция из одного
витка, активные проводники которой показаны в разрезе.

Если пропустить по секции электрический ток, то в одном
проводнике секции он будет проходить в направлении от нас
за плоскость рисунка, а в другом, наоборот, из-за плоскости
рисунка к нам. ✓

Зная направление силовых линий магнитного потока полю-
сов и направление тока в проводниках, при помощи правила
ладони левой руки можно определить направление движения

Рис. 181. Направление вращения якоря с одной секцией, по кото-
рой пропущен электрический ток, в магнитном поле:

А — направление действия сил на проводники секций в начальный момент; Б — на-
правление действия сил на проводники секций при повороте на 90° от начального
при неизменном направлении тока в секции

каждого проводника. При этом окажется, что левый проводник
будет двигаться вверх, а правый вниз.

В результате на проводники и якорь машины, на котором
они укреплены, будут действовать две силы, равные по вели-
чине, но направленные в противоположные стороны. Такие
две силы носят название пары сил; они могут сообщить
якорю только вращательное движение. Якорь начнет вращаться
в данном случае в направлении по часовой стрелке.

Вращение якоря будет продолжаться только до тех пор,
пока левый проводник не выйдет из-под северного полюса,
а правый из-под южного, т. е. пока якорь с проводниками,
пройдя по инерции нейтральную линию ОО\, займет положение,
изображенное на рис. 181, Б. Если при этом положении напра-
вление тока в обоих проводниках не будет изменено, направле-
ние движения проводников изменится на обратное, в ч§м не-
трудно убедиться, применив к каждому из них правило ладони
левой руки.

Таким образом, начавшееся вращательное движение якоря
будет прекращено, и последний, сделав несколько колебатель-
ных движений, остановится в таком положении, которое будет
соответствовать расположению проводников на нейтральной
линии, где действие сил на проводники якоря будет взаимно
уравновешиваться.
Отсюда следует, что для осуществления вращательного
движения якоря необходимо при прохождении проводниками
нейтральной линии изменить направление тока в них на обрат-
ное. Тогда вращательное движение проводников, а вместе
с ними и якоря будет продолжаться в том же направлении, как
и ранее, т. е. по часовой стрелке.

2. КОЛЛЕКТОР И ЕГО РОЛЬ

Итак, непрерывное вращательное движение якорь электро-
мотора будет иметь только в том случае, если при прохожде-
нии проводников через нейтральную линию в них будет изме-
няться направление электрического тока. Вполне понятно, что
это должно совершаться автоматически.

Роль такого автоматического переключателя направления
тока во вращающихся проводниках якоря электромотора вы-
полняет коллектор.

Если в генераторе коллектор служит для выпрямления
переменного тока в постоянный, то в электромоторе роль кол-
лектора сводится к распределению тока в обмотках
якоря таким образом, чтобы в течение всего времени работы
электромотора в проводниках, находящихся в данный момент
под северным полюсом, ток проходил постоянно в каком-либо

Рис. 182. Изменение направления тока в проводниках обмотки якоря, про-
изводимое коллектором:

1 и 2 — щетки; 3 и 4 — полукольца (коллекторные пластины)

одном направлении, а в проводниках, находящихся под южным
полюсом, — в противоположном направлении.

В рассматриваемом примере, когда обмотка якоря состоит
только из двух действующих проводников, коллектор будет
представлять два полукольца 3 и 4 (рис. 182), к которым и при-
соединяются проводники. Подведение тока осуществляется
двумя щетками 1 и 2.

Работа коллектора протекает следующим образом.

Якорь с проводниками (рис. 182, Л) при данном направле-
нии тока в них, вращаясь в направлении часовой стрелки, по-
ворачивает одновременно и коллекторные пластины 3 и 4. В тот
момент, когда проводники А и Б пройдут нейтральную линию
(рис. 182, Б), направление тока в проводниках изменится, так
как коллекторная пластина 3 окажется теперь соединенной с по-
ложительной щеткой 2, а коллекторная пластина 4 с отрицатель-
ной щеткой 1. Благодаря изменению направления тока в про-
водниках направление действия сил на проводники останется
прежним, и якорь будет продолжать вращаться. Дальнейший
поворот проводников на 180° дает новое изменение направления
тока в проводниках и т. д.

Благодаря изменяющемуся направлению тока в проводни-
ках в момент прохождения ими нейтральной линии направление
действия сил на проводники сохраняется, и якорь*получит не-
прерывное вращательное движение.

Итак, вращение якоря электромотора происходит в резуль-
тате появления пары сил, действующих на два проводника.

Произведение одной из пары сил на плечо, т. е. на диаметр
якоря, носит название вращающего (крутящего) момента.

Величина вращающего момента определяется как произве-
дение силы, действующей на проводник, в килограммах на
длину плеча в метрах и, следовательно, измеряется в килограм-
мометрах.

3. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМОТОРА

В рассмотренном выше примере вращение якоря являлось

результатом взаимодействия
только двух проводников его

с магнитным потоком полюсов
секции, по которым был пропу-
щен ток. Совершенно
естественно, что вращаю-
“— щий момент, развиваемый

электромотором, в этом
случае будет очень не-
большой. Для того чтобы
его увеличить, стремятся
увеличить количество ак-
-' тивных проводников,
снабжая якорь более

Рис. 183. Принципиальная схема обмотки СЛОЖНОЙ обмоткой.

якоря двухполюсного электромотора

тромотора ничем от рассмотренных

По характеру выпол-
нения обмотка якоря элек-
нами обмоток якоря гене-

ратора не отличается.

В качестве примера н® рис. 183 приведена схема простейшей
обмотки якоря двухполюсного электромотора. Обмотка состав-
лена из четырех секций по одному витку в каждой, что дает
восемь активных проводников. Практически число располагае-
мых на якоре секций бывает значительно больше, а также
больше и число витков в каждой секции (рис. 184).

Увеличивая -количество активных проводников обмотки
якоря, стремятся одновременно и к лучшему их использованию.

Рис. 184. Якорь электромотора:

I — железный сердечник якоря; 2 — вал; 3 — коллектор

Достигается это применением большего количества полюсов,
между которыми вращается якорь.

Электромоторы, в которых магнитное поле создается не
двумя, а большим числом полюсов, называются м н о г о п о-
л ю с н ы м и.

Рис. 185. Система, создающая магнитное поле электро-
мотора:

1 — корпус электромотора; 2 — полюс; 3 — катушки полюсов (об-
мотка возбуждения)

Так же, как и в генераторах, система, создающая магнит-
ный поток, включает в себя корпус, полюсы и расположенную
на полюсах обмотку возбуждения (рис. 185). В остальном
устройство электромотора почти ничем не отличается от устрой-
ства генератора.

4. ПРОТИВОДЕЙСТВУЮЩАЯ Э. Д. С.

Из предыдущего было установлено, что в результате взаимо-
действия проводников обмотки якоря, по которым пропущен
ток, и магнитного потока полюсов якорь электромотора полу-
чает вращательное движение.
В то же время проводники обмотки якоря, вращаясь в маг-
нитном потоке полюсов, будут сами пересекать этот поток,
и в них, как и в проводниках обмотки якоря генератора, будет

индуктироваться э.д.с.

Для выяснения влияния индуктированной э.д.с. на работу
электромотора необходимо определить ее направление. С этой

Рис. 186. Направление противодей-
ствующей э. д. с.

целью возьмем петлеобразный
проводник (рис. 186) и пропустим
по нему ток в направлении, ука-
занном %а рисунке сплошными
стрелками. При помощи правила
ладони левой руки определим на-
правление вращения петлеобраз-
ного проводника; оно будет про-
тив часовой стрелки.

Направление же индуктиро-
ванной э. д. с. в том же провод-
нике в момент его вращения
определяется при помощи правила
ладони правой руки. Если это про-
делать применительно к рис. 186,

то направление индуктированной
э. д. с. (пунктирные стрелки) ока-
жется противоположным основ-
ному (действующему) напряже-

нию, подведенному к петлеобразному проводнику от источника
электрической энергии.

Поэтому индуктированная в обмотках якоря электромотора
э.д.с. носит название противодействующей, или обрат-
ной, э. д. с.

Действуя против напряжения, подведенного от источника
электрической энергии, противодействующая э.д.с. будет ока-
зывать влияние на ток, проходящий по обмотке якоря.

Поэтому при определении тока, потребляемого обмоткой
якоря электромотора, формула закона Ома должна быть напи-
сана следующим образом:

U—Е
г =---

где ia — ток, потребляемый обмоткой якоря электромотора;

U — напряжение источника электрической энергии;

Е—противодействующая э.д.с.;

га — сопротивление обмотки якоря.

Из этой формулы следует, что, поскольку напряжение источ-
ника электрической энергии и сопротивление обмотки якоря
остаются практически постоянными, ток, потребляемый обмот-
кой якоря, зависит от величины противодействующей э.д.с.,
индуктирующейся в данный момент в обмотке.
Чем больше величина противодействующей э.д.с., тем
меньше ток, потребляемый обмоткой якоря. И, наоборот, при
уменьшении величины противодействующей э.д.с. ток, потреб-
ляемый обмоткой якоря, увеличивается.

Чтобы показать -влияние противодействующей э. д. с. на ток якоря, про-
делаем несколько числовых примеров, считая, что напряжение источника
электрической энергии U — 12 в, а сопротивление обмотки якоря г(1 = 0,05 ом.

Допустим, что в различные моменты противодействующая э. д. с. со-
ставляет 10, 11 и 11,5 в. Тогда для каждого из этих значений противодей-
ствующей э. д. с. получим значения тока в обмотке якоря:

12-10 ._ . . 12-11 . 12 — 11,5 1Л

1а “ 0,05 ~ 40 Л' 1а ~ 0,05 ~ 20 а' 1а “ 0,05 “ 10 °'

Следовательно, всякое изменение величины противодействующей э. д. с.
тотчас же отражается на силе тока, потребляемом обмоткой якоря электро-
мотора.

Рассмотрим теперь, от чего же зависит величина противо-
действующей э. д. с. и почему она в одном случае может быть
больше, а в другом меньше.

Обмотку якоря электромотора, пересекающую магнитное
поле, мы можем рассматривать как обмотку якоря генератора,
в которой величина индуктированной э.д.с. определяется по
формуле

22 “ 60-а ’

От этих же величин будет, очевидно, зависеть и противодей-
ствующая э.д.с. Для упрощения формулы заменим в ней по-
стоянные величины р, N, а, и 60 некоторым коэфициентом Къ
после чего формула примет следующий вид:

E—Ki-Ф-п.

Таким образом, из вышеприведенной формулы следует, что
величина противодействующей э. д. с. для электромотора зави-
сит от величины магнитного потока Ф, создаваемого полюсами,
и от числа оборотов якоря п.

Разберем теперь, как будет изменяться противодействую-
щая э. д. с., а вместе с ней и ток, потребляемый электро-
мотором.

Основной причиной непостоянства противодействующей э.д.с.
является изменяющаяся нагрузка на вал электромотора. Для вы-
яснения роли нагрузки воспользуемся сравнением работы элек-
тромотора с работой автомобильного двигателя внутреннего
сгорания.

При движении автомобиля по ровной дороге нагрузка на
его двигатель постоянна, и для преодоления ее при постоянной
скорости движения требуется какая-то вполне определенная
величина открытия дроссельной заслонки, обеспечивающая по-
дачу необходимого количества рабочей смеси в цилиндоы дви-
гателя.
Если автомобиль, подъехав к крутому подъему, начнет на
него подниматься, то в связи с увеличением нагрузки двигатель
быстро уменьшит число оборотов, а если подъем большой, то
и вовсе «заглохнет». Во избежание этого приходится при вся-
ком увеличении нагрузки на двигатель увеличивать открытие
дроссельной заслонки, увеличивая j?eM самым и количество по-
ступающей рабочей домеси.

В электромоторе все происходит значительно проще, т. е.
в нем не нужно наблюдать за надлежащим соотношением
между нагрузкой на вал электромотора и током, потребляемым
электромотором; это соотношение устанавливается автомати-
чески благодаря наличию противодействующей э.д.с.

Действительно, на величину противодействующей э. д. с.
влияет число оборотов якоря электромотора. Но с увеличением
нагрузки на вал электромотора число его оборотов будет умень-
шаться, а следовательно, будет уменьшаться и индуктирую-
щаяся в обмотках якоря противодействующая э.д.с. Благодаря
этому ток, проходящий по обмотке якоря, будет увеличиваться,
вследствие чего повысится и величина вращающего момента,
необходимого для преодоления приложенной нагрузки.

При уменьшении нагрузки число оборотов электромотора,
естественно, возрастает, вызывая индуктирование и большей по
величине противодействующей э. д. с., что приведет к уменьше-
нию тока, потребляемого электромотором.

Таким образом, противодействующая э.д.с. в электромоторе
является как бы автоматическим регулятором потребляемого
им тока в зависимости от нагрузки на электромотор.

Из этого можно сделать такой вывод: электромотор при
своей работе потребляет из внешней цепи только такой ток, ко-
торый обеспечивает преодоление приложенной нагрузки.

Наибольшей величины ток в обмотках якоря достигает при
пуске электромотора в ход, так как в момент пуска якорь
электромотора находится в состоянии покоя (не вращается),
и поэтому величина противодействующей э.д.с. равна нулю.

Наоборот, при работе электромотора вхолостую, т? е. без
нагрузки, число оборотов его максимально, отчего противодей-
ствующая э.д.с. также достигнет наибольшего значения, прибли-
жаясь по величине к напряжению источника электрической
энергии. Поэтому электромотор при работе вхолостую будет
потреблять лишь незначительный ток, не превосходящий 8—10%
от тока при полной нагрузке и обеспечивающий преодоление
вредных внутренних сопротивлений (трение в подшипниках
и т. д.).

5. ТИПЫ ЭЛЕКТРОМОТОРОВ

В электромоторах, так же как и в генераторах, обмотка воз-
буждения соединяется с обмоткой якоря.

В зависимости от того, как произведено соединение, разли-
чают три типа электромоторов.
1. Сериесный электромотор, в котором обмотка возбуждения
соединена последовательно с обмоткой якоря.

2. Шунтовой электромотор, в котором обмотка возбуждения
соединена параллельно с обмоткой якоря.

3. Компаундный электромотор, в котором обмотка возбужде-
ния разбита на две части; из них одна часть соединена парал-
лельно с обмоткой якоря, а другая — последовательно.

Практическое применение на колесных и гусеничных маши-
нах получили только шунтовые и сериесные электромоторы, на
рассмотрении которых и остановимся.

6. ШУНТОВОЙ ЭЛЕКТРОМОТОР

Принципиальная схема шунтового электромотора приведена
на рис. 187.

Из рисунка видно, что обмотка возбуждения включена па-
раллельно обмотке якоря. Принимая во внимание, что сопротив-
ление обмотки возбу-

ждения есть величина
постоянная и постоян-
ным является напряже-
ние источника электри-
ческой энергии, нетруд-
но заключить, что и ток
в обмотке возбуждения
будет также постоян-
ной величиной. Отсюда
следует, что магнит-
ный поток, создавае-
мый полюсами шун-

Рис. 187. Принципиальная схема шунтового
электромотора

тового электромотора,
остается н е измен-

н ы м.

Это постоянство магнитного потока полюсов шунтового
электромотора оказывает влияние как на величину вращаю-
щего момента, так и на число оборотов якоря. Посмотрим, как
это происходит. При всяком изменении нагрузки на электро-
мотор он должен развивать соответствующий вращающий мо-
мент для преодоления этой нагрузки. Выше было установлено,
что величина вращающего момента определяется как произ-
ведение сил, действующих на проводники, на плечо, к кото-
рому эти силы приложены, т. е. на диаметр якоря электромо-
тора. Диаметр якоря для данного электромотора есть величина
постоянная. Силы же, действующие на проводники обмотки
якоря, зависят исключительно от силы тока в обмотке
якоря и магнитного потока, создаваемого полюсами электро-
мотора.

Общее выражение для вращающего момента мы получим,
если обозначим силу тока в обмотке якоря через ia, магнитный
поток полюсов через Ф и через коэфициент К все величины,
являющиеся для электромотора постоянными, как то: число про-
водников обмотки якоря, число параллельных ветвей этой об-
мотки, число полюсов и т. д.

Отсюда вращающий момент М электромотора будет

7 М — К^1а.

Так как в этой формуле величина К является постоянной,
то вращающий момент данного* электромотор а зависит только
от тока в обмотке якоря (ia) и от магнитного потока полюсов.
Но магнитный поток полюсов (Ф) шунтового электромотора
есть величина постоянная; следовательно, вращающий момент
его будет зависеть только от силы тока в обмотке якоря.

Таким образом, при всяком возрастании нагрузки на элек-
тромотор увеличение его вращающего момента для преодоления
этой нагрузки может происходить только за счет увеличения
тока в обмотке якоря. *

Иначе говоря, при увеличении нагрузки на электромотор
в два раза ток, потребляемый им, возрастет также в два раза;
при увеличении нагрузки в четыре раза потребляемый 1ок воз-
растет в четыре раза и т. д.

Рассмотрим теперь, как изменяется число оборотов шунто-
вого электромотора в зависимости от изменения нагрузки.

При работе электромотора противодействующая э.д.с. от-
личается от напряжения, подведенного к электромотору, на не-
большую величину, представляющую собой падение напряжения
в обмотке якоря электромотора.

Так как сопротивление обмотки якоря очень небольшое, то
изменение силы тока в ней в зависимости от нагрузки приведет
к очень небольшим изменениям падения напряжения. Следова-
тельно, и противодействующая э. д. с. будет изменяться очень
мало.

Исходя из сказанного и пользуясь формулой Е = К1Фп, пре-
образованной следующим образом:

Е
П~ КГФ

можно сделать вывод: так как магнитный поток Ф шунтового
электромотора есть величина постоянная, К\ — постоянный
коэфициент, а противодействующая э. д. с. Е изменяется очень
мало, то и число оборотов п шунтового электромотора будет
изменяться очень мало.

Практически изменение числа оборотов шунтового электро-
мотора при изменении нагрузки на него колеблется в пределах
2—5%, что дает возможность говорить, что число оборотов
шунтового электромотора почти не зависит от нагрузки на него.

На колесных и гусеничных машинах шунтовые электромо-
торы применяются главным образом для вытяжной или нагнета-
тельной вентиляции.
7. СЕРИЕСНЫЙ ЭЛЕКТРОМОТОР

Принципиальная схема сериесного электромотора изобра-
жена на рис. 188.

Благодаря последовательному соединению обмотки возбу-
ждения с обмоткой якоря всякое изменение тока в обмотке

якоря в то же время
является изменением
тока и в обмотке воз-
буждения.

Из сказанного сле-
дует, что у сериесного
электромотора в отли-
чие от шунтового маг-
нитный поток Ф полю-
сов не остается посто-
янным, а изменяется.

Это означает, что
если сериесный электро-

мотор работает вхоло- Рис. 188. Принципиальная схема сериесного
стую и по обмоткам электромотора

якоря проходит неболь-

шой ток, то этот же ток будет проходить и по обмотке возбу-
ждения, создавая слабый магнитный поток полюсов. При уве-
личении нагрузки на электромотор ток, проходящий по об-

моткам якоря, возрастает, а вместе с ним растет и поток полю-

сов.

Таким образом, изменение вращающего момента сериесного
электромотора при изменении нагрузки на него на основании
формулы

М = КФ1а

будет зависеть от силы тока 1а в обмотках якоря и магнитного
потока Ф полюсов.

На основании опытных данных установлено, что вращаю-
щий момент сериесного электромотора почти пропорционален
квадрату силы тока, проходящего по обмоткам якоря. Это зна-
чит, что при возрастании нагрузки на сериесный электромотор
в четыре раза потребляемый электромотором ток возрастет
только в два раза.

Следовательно, при одинаковых вращающих моментах, раз-
виваемых шунтовым и сериесным электромоторами, сериесный
электромотор потребляет в два раза меньший ток, чем шунто-
вой.

.С другой стороны, при одинаковых потребляемых токах
вращающий момент, развиваемый сериесным электромотором,
в два раза больше момента; развиваемого шунтовым. В этом
несомненное преимущество сериесного электромотора по срав-
нению с шунтовым.
Это преимущество особенно сильно сказывается при пуске
в ход нагруженного электромотора, когда ему необходимо раз-
вить большой начальный вращающий момент, необходимый для
преодоления инерции той системы (машины, механизма), кото-
рая приводится электромотором во вращение.

В отношении изменения числа оборотов при изменении на-
грузки сериесный электромотор резко отличается о г шунтовогб.’
В шунтовом электромоторе благодаря постоянству магнитного'
потока полюсов число оборотов якоря остается практически
почти постоянным. В сериесном электромоторе каждому значе-
нию нагрузки соответствует определенная величина магнит-
ного потока Ф. Так как противодействующая э.д.с. Е, как было
установлено выше, с изменением нагрузки практически изме-
няется очень мало, то всякое изменение магнитного потока в се-
риесном электромоторе на основании формулы

неизбежно приведет к изменению числа оборотов п электромо-
тора.

При увеличении нагрузки на сериесный электромотор, а сле-
довательно, и увеличении магнитного потока, число оборотов
будет уменьшаться и, наоборот, при уменьшении нагрузки—уве-
личиваться.

Если с сериесного электромотора снять нагрузку, то число
оборотов якоря станет быстро увеличиваться. По мере нараста-
ния оборотов якоря будет повышаться противодействующая
э. д. с., что приведет к уменьшению потребляемого стартером
тока и, следовательно, к снижению магнитного потока полюсов.
Установившееся вращение якоря наступает, как нам известно,
тогда, когда противодействующая э. д. с., всегда равная подве-
денному к электромотору напряжению, за вычетом внутреннего
падения напряжения, обеспечивает в якоре ток, соответствую-
щий внешнему сопротивлению при этом вращении. Так как вну-
треннее сопротивление электромотора очень мало и магнитный
поток полюсов при уменьшении тока, потребляемого электромо-
тором, уменьшается, то противодействующая э. д. с. достигнет,
величины, близкой к напряжению, подведенному к электромо-
тору, лишь при очень больших оборотах.

Сериесный электромотор находит себе применение в основ-,
ном как «тяговой» электромотор на трамваях, троллейбусах
и т. д.

На колесных и гусеничных машинах сериесный электромо-
тор используется в качестве стартерного электромотора для
пуска двигателя внутреннего сгорания в ход. а также для приг
ведения в действие различных подъемных и поворотных меха-
низмов.
8. ИЗМЕНЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ЯКОРЯ ЭЛЕКТРО-
МОТОРА

При необходимости йзменить направление вращения якоря
любого электромотора постоянного тока нужно исходить из
следующих соображений.

Направление вращения якоря электромотора зависит от
направления тока в обмотках якоря и направления магнитного
потока полюсов. Отсюда следует, что изменение направления
вращения может быть достигнуто двумя путями:

1) изменением направления тока только в обмотке возбужде-
ния при сохранении постоянным направления тока в обмотках
якоря;

2) изменением направления тока только в обмотке якоря при
сохранении без изменения направления тока в обмотках воз-
буждения.

Если одновременно изменить направление тока в обмотках
якоря, и в обмотке возбуждения, что произойдет, например, при
перемене мест токоподводящих проводов на зажимах электро-
мотора, то направление вращения его не изменится.

«. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛА ОБОРОТОВ ЯКОРЯ ЭЛЕКТРОМОТОРА
ПРИ ПОМОЩИ РЕОСТАТОВ

Регулирование ' числа оборотов якоря шунтового

электромотора
чения, так и в сто-
рону уменьшения от
номинальных оборо-
тов при полной на-
грузке.

В первом случае
в цепь обмотки воз-
буждения (рис. 189)
включается реостат
Ri, называемый
шунтовым. При
увеличении сопротив-
ления реостата Ri
число оборотов якоря
электромотора будет
увеличиваться, а при
уменьшении — умень-
шаться до номи-
нальной величи-
ны.’

может совершаться как в сторону увели-

Рис. 189. Включение регулировочных реостатов
в шунтовом электромоторе

Рассмотрим, почему это происходит. Изменяя сопротивление
реостата» включенного в цепь обмотки возбуждения шунтового
электромотора, будем изменять величину тока возбуждения,
а следовательно, и магнитный поток полюсов. При повышении
сопротивления реостата магнитный поток полюсов уменьшается,
при снижении, наоборот, увеличивается.

Если уменьшить магнитный поток полюсов, то противодей-
ствующая э. д. с. электромотора, равная Е = КлФп, снизится
и, как следствие, увеличится сила тока в обмотке якоря.

Увеличение же силы тока при неизменном сопротивлении,
преодолеваемом электромотором, приведет к тому, что обороты
якоря станут повышаться. Но в связи с увеличением оборотов
якоря повышается противодействующая э. д. с. и соответственно
снижается величина тока ia. Обороты увеличиваются до тех
пор, пока ток в обмотке якоря не придет в соответствие с сопро-
тивлением, преодолеваемым электромотором при увеличившихся
оборотах якоря.

При уменьшении же сопротивления реостата магнитный по-
ток будет увеличиваться, а число оборотов уменьшаться.

Для уменьшения числа оборотов якоря шунтового электро-
мотора ниже номинального применяют включение реостата R2
в цепь обмотки якоря. Такой реостат называется я к о р н ы м.
При увеличении сопротивления реостата R2 число оборотов
якоря электромотора будет уменьшаться, а при уменьшении —-
увеличиваться, достигая номинальной величины.

Нетрудно видеть, что включение якорного реостата практи-
чески означает уменьшение напряжения, подводимого к обмот-
кам якоря. Следовательно, якорю для индуктирования в своих
обмотках противодействующей э. д. с., -близкой к новому (сни-
женному) напряжению, необходимо будет делать и меньшее
число оборотов.

Сериесные электромоторы подвергаются регули-
ровке числа оборотов главным образом в сторону их уменьше-
ния от номинальных. С этой целью регулировочный реостат
включается в цепь обмотки якоря электромотора.

10. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛА ОБОРОТОВ ЯКОРЯ ЭЛЕКТРОМОТОРА
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Регулирование числа оборотов электромотора при помощи
реостатов в цепи якоря или обмотки возбуждения является не-
экономичным из-за потерь в реостатах. Кроме того, диапазон
изменения числа оборотов при этом способе регулирования (от-
ношение максимального числа оборотов к минимальному) полу-
чается относительно небольшим. Обычно он не превышает
10: 1.

Для получения плавного регулирования в широком диапа-
зоне числа оборотов была предложена специальная схема.

Эта схема включает в себя исполнительный электромотор
(рис. 190), т. е. электромотор, число оборотов которого необхо?
димо регулировать, и специальный агрегат, называемый преоб-
разователем напряжения.
Преобразователь напряжения состоит из шунтового элек-
тромотора 1 и шунтового генератора 2, смонтированных в одном
корпусе.

В генераторе применяется независимое возбуждение от
внешнего источника электрической энергии, а в цепь его об-
мотки возбуждения включен регулировочный реостат R. Щетки
якоря генератора соединены со щетками якоря исполнительного
электромотора 3, т. е. электромотора, приводящего во вращение
тот или иной механизм, число оборотов которого необходимо
изменять. Исполнительный электромотор представляет собой
шунтовой мотор с независимым возбуждением.

Система работает следующим образом. При включении вы-
ключателя В якорь электромотора 1 преобразователя, а вместе
С ним и якорь генератора 2 начинают вращаться с постоянной
скоростью. Если при этом движок реостата R стоит в положении,
при котором в обмотку возбуждения генератора 2 включено
наибольшее сопротивление, магнитный поток о-бмотки будет ми-
нимальным, а вместе с ним минимальным будет и напряжение
на щетках генератора 2.

Рис. 190. Регулирование числа оборотов электромотора с помощью пре-
образователя напряжения:

1 — шунтовой электромотор преобразователя; 2 — генератор преобразователя; 3 — исполни-
тельный электромотор; 4 — переключатель направления тока в обмотке возбуждения электро-
мотора; В — выключатель; В — регулировочный реостат

При плавном изменении сопротивления реостата напряжение
на щетках генератора также будет плавно изменяться от мини-
мального до максимального. Так как щетки генератора соеди-
нены со щетками исполнительного электромотора, то в соответ-
ствии с изменением напряжения генератора 2 изменяется и число
оборотов исполнительного электромотора 3. .

Для изменения направления вращения исполнительного
электромотора 3 необходимо изменить направление тока в
сто обмотке возбуждения или в обмотке возбуждения генера-
тора 2.

Практически, чаще рзменяют направление тока в обмотке
возбуждения электромотора; для этой цели может быть приме-
нен переключатель 4 (см. рис. 190).

Регулирование числа оборотов электромотора по рассмотрен-,
ной схеме дает по сравнению с реостатным способом следующие,
преимущества:

1. Потери электрической энергии в регулировочных реоста-
тах сведены к минимуму. Регулировочный реостат в цепи об-
мотки возбуждения генератора благодаря небольшому току
в ней может быть сделан небольших размеров.

2. Возможность регулирования числа оборотов исполнитель-
ного электромотора в широком диапазоне, достигающем 60 : 1.

3. При изменении нагрузки на исполнительный электромотор
число оборотов его остается практически неизменным, так как
каждому положению движка реостата соответствует вполне
определенное напряжение генератора, подводимое к якорю
исполнительного электромотора.

Регулирование числа оборотов электромотора по этой схеме
находит широкое применение в технике. В танках схема исполь-
зуется в электроприводах, обеспечивающих наведение оружия
танка на цель.

11. УМФОРМЕРЫ

Умформерами называются преобразователи напряжения по-
стоянного тока. На колесных и гусеничных машинах умформеры
применяются для питания анодных цепей приемников и пере-
датчиков радиостанций.

Умформер объединяет в себе шунтовой электромотор и гене-
ратор с независимым возбуждением.

От преобразователя напряжения, рассмотренного в предыду-
щем разделе, умформер отличается по устройству тем, что в нем
магнитная система и якорь являются общими для электромо-
тора и генератора. В пазы сердечника якоря умформера уло-
жены две независимые обмотки якоря; одна из них состоит из
небольшого числа витков толстой проволоки, а другая — из
большого числа витков тонкой проволоки. С обеих сторон сер-
дечника на вал якоря напрессовано по одному коллектору.
С каждым коллектором соединена одна обмотка якоря.

Принципиальная схема умформера приведена на рис. 191.
Из этой схемы видно, что обмотка возбуждения В умформера
и толстая обмотка М якоря (моторная обмотка) соединены с за-
жимами аккумуляторной батареи, тонкая же обмотка Г (гене-
раторная обмотка) соединена с нагрузкой умформера.

При вращении якоря умформера в моторной обмотке М ин-
дуктируется противодействующая э. д. с., величина которой
почти равна напряжению на зажимах питающего источника
262
электрической энергии. Так как генераторная обмотка Г якоря
вращается в том же магнитном потоке, что и моторная, то ин-
дуктируемая в ней э. д. с. будет во столько раз выше, чем в мо-
торной, во сколько раз чцсло витков ее больше, чем число вит-
ков моторной обмотки якоря.

Рис. 191. Принципиальная схема умформера

Если, например, умформер, питаясь от 12-вольтовой батареи,
развивает напряжение 200 в, то число витков его генераторной
обмотки в 18,3 раза больше, чем число витков моторной об-
мотки.

При снижении напряжения аккумуляторной батареи, питаю-
щей умформер, снижается число оборотов якоря умформера,
а следовательно, снижается напряжение, развиваемое умфор-
мером.

Чтобы уменьшить вредное влияние искрения между щетками
и коллекторами умформера, а также пульсации э. д. с. генера-
торной обмотки его якоря на работу радиостанции, умформеры
снабжаются фильтрами и экранами.

Умформеры, применяемые для анодного питания радиостан-
ций, различаются по напряжению питающего источника, по от-
даваемой мощности и развиваемому напряжению. Основные тех-
нические данные умформеров радиостанций приведены в табл. 15.

Основные технические данные умформеров

Таблица 15

Тип умформера Электрические данные Число обо- ротов в ми- нуту Вес, кг Коэфициент полезного действия, % Примечание
коллектор к*, ото р ной обмотки коллектор генераторной обмотки
Ui Z, и, Л
РУН-10 12 '2,7 200 0,05 6000 4,5 31 1 Вес с филь-
РУН-10А 24 . 1Д 200 0,05 6000 4,5 30 J тром
Тип умформера Электрические данные Число обо- ротов в ми- нуту Вес, кг Коэфициент полезного действия, и/о Примечание
коллектора моторной обмотки коллектор генераторной обмотки
Л их Л
РУ-ПА 26 1,3 220 £ 0,05 8000 1,1 30 .
РУ-ПБ 12 2,8 220 0,05 8000 1,1 30 1 Вес без филь- тра
РУ-45Б 12 9,0 450 0,1 8500 2,0 42
РУ-75А 24 6,0 750 0,1 8500 3,0 5б
РУ-753 12 12,0 750 0,1 8500 3,0 50
РУ-75В 12 12,0 450 0,16 8500 4,2 50 Вес с филь-
РУН-120 18 13,6 750 0,16 5000 8,0 54 тром

12. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАРТЕРЫ

Каждый двигатель внутреннего сгорания для пуска в ход
нуждается в предварительном проворачивании его коленчатого
вала, при котором осуществляется первоначальное всасывание
и сжатие рабочей смеси (воздуха — для дизелей).

В настоящее время для целей пуска, двигателя в ход (за-:
водки) наибольшее распространение получил электриче-
ский стартер. Он представляет собой небольшой по размен
рам сериесный электромотор, снабженный дополнительными
механизмами.

Одним из таких механизмов является привод. В задачу
привода входит сцеплять стартер при помощи укрепленной
на нем шестерни с зубчатым венцом маховика двигателя только
на время заводки двигателя и расцеплять шестерню с венцом,
когда двигатель заведется.

В соответствии с конструкцией привода стартеры могут быть
разбиты на три вида:

1) стартеры с инерционным приводом;

2) стартеры с рычажным приводом;

3) стартеры с электромагнитным приводом.

Маркировка стартеров, их краткая характеристика и на-
именование машин, на которых они устанавливаются, указаны
в табл. 16.
Таблица 16

Маркировка электрических стартеров й их краткая характеристика

Марка стартера Мощность стартера л. с. Напряже- ние, & Число полюсов Род привода Машина, на которой устанавливается стартер
МАФ-4О06 0,9 6 4 Инерционный Автомобили ГАЗ А А, ГАЗ-ЗА и М-1
МАФ-4007 0,9 6 4 Автомобиль ЗИ С-5
СЛ 0,9—1,0 6 4 Рычажный Ав гомобиль ЗИС-101
М АФ-31 2 12 4 Инерционный Автобусы ЗИС
СМС 3,5 12 4 Электромагнит- ный Тяжелые авто- бусы и некоторые типы тракторов
смт 6,0 24 4 То же Танки
СТ-7.00 • 15,0 24 4 Рычажный
СТ-16 15,0 24 4

Стартер с инерционным приводом (рис. 192) состоит из элек-
тромотора 7, на валу которого с правой стороны помещен при-
вод. При включении стартера выключателем 2 вал электромо-
тора начинает вращаться и при помощи скрепленной с ним спи-
ральной пружины 3 передает вращение полому валику 4, на ко-
тором на червячной нарезке укреплена шестерня 5.

Рис. 192. Внешний вид стартера с инерционным
приводом:

1 — электромотор; 2 — выключатель; 3 — пружина; 4 — валик;
5 — шестерня; 6 — противовес
В начале вращения якоря шестерня стремится в силу инер-
ции не вращаться. Этому способствует также противовес 6. От-
ставание шестерни от якоря приводит к тому, что она переме-
щается по червячным нарезам полого валика и входит при этом
в зацепление с зубчатым венцом маховика. Когда двигатель за-
ведется и венец маховику начнет вращать шестерню с боль-
шей скоростью, чем якорь стартера, она отойдет по червячным

Рис. 193. Внешний вид стартера с рычаж-
ным приводом:

1 — электромотор; 2 — электромагнитное реле; 3 — ры-
чаг привода; 4 — серьга; 5 — ось рычага

нарезам в исходное по-
ложение. Этим стартер
автоматически будет от-
ключен от двигателя.

Стартер с рычажным
приводом (рис. 193) со-
стоит из электромотора 1
и привода, включающего
в себя электромагнитное
реле 2, рычаг 3 и ше-
стерню, имеющую "воз-
можность перемещаться
по шлицам вдоль вала.
При включении вспомога-
тельного тока в обмотку
реле втягивается якорь
реле, ' который через
серьгу 4 действует на ры-
чаг 3, заставляя его пово-

рачиваться на оси 5. В результате нижний конец рычага, связан-
ный с шестерней, заставит ее перемещаться влево, и шестерня
войдет в зацепление с зубчатым венцом маховика. После этого

реле замыкает главную цепь, включая ток в обмотки электро-
мотора. Шестерня получает вращение, и стартер проворачивает
коленчатый вал двигателя. 1

Для выключения стартера прохождение вспомогательного
тока по обмоткам реле прекращают, тогда рычаг 3 под дейст-
вием спиральной пружины, навитой на оси 5, возвращает все

детали привода в исходное положение, и одновременно реле

размыкает главную цепь, выключая электромотор.

Стартер с электромагнитным приводом значительно отли-
чается от предыдущих стартеров. В нем зацепление шестерни
с зубчатым венцом маховика достигается перемещением в осе-
вом направлении всего якоря с валом и сидящей на нем шестер-
ней. Перемещение вызывается магнитным потоком вспомога-
тельных полюсов, действующих наподобие соленоида на желез-
ный сердечник якоря. После зацепления шестерни проис-
ходит замыкание главной цепи стартера, и он начинает про-
ворачивать двигатель. При выключении стартера специальная
спиральная пружина, помещенная на плунжере в полом
валу якоря, возвращает якорь и шестерню в исходное поло-
жение.
13. УХОД ЗА МАШИНАМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Машины постоянного тока (генераторы, электромоторы)
в конструктивном отношении вполне надежны и при правильной
эксплоатации работают безотказно.

Практика показала, чтЬ большинство неисправностей является
прямым следствием неумелого, а подчас и невнимательного
ухода; поэтому уходу за машинами постоянного тока должно
быть уделено особое внимание.

Уход за машинами постоянного тока несложен, но требует
тщательного выполнения изложенных ниже правил.

1. После каждого выхода колесной или гусеничной машины
следует вытирать с электрических машин попавшие на них грязь
и масло и проверять крепление на двигателе. Одновременно сле-
дует убеждаться, хорошо ли закреплены соединительные провода
в зажимах.

2. Периодически необходимо производить смазку подшипни-
ков. Время и порядок смазки зависят от типа электрической ма-
шины и условий эксплоатации и в каждом отдельном случае
определяются соответствующими инструкциями.

3. Наибольшего внимания к себе требуют коллектор и щетки.
Загрязнение коллектора и щеток вызывает увеличение переход-
ного сопротивления, что приводит к выделению в точках соедине-
ния щеток с коллектором большого количества тепла, а иногда
и к сильному искрению. Заедание щетки в щеткодержателе вызы-
вает перегрузку работающей параллельно с ней другой щетки.
Возможны случаи полного прекращения тока, подводимого или
отводимого от машины при заедании щеток в щеткодержа-
телях.

Для осмотра щеток и коллектора необходимо снять защитную
ленту, после чего доступ к щеткам будет открыт. Прежде всего
необходимо проверить, свободно ли двигаются щетки в своих
щеткодержателях, для чего, взяв их за медный жгутик, несколько
раз двигают взад и вперед. Если щетка заедает или при осмотре
ее рабочая поверхность окажется загрязненной, необходимо вы-
чистить ее чистой тряпкой, слегка смоченной в бензине. Очи-
щать рабочую поверхность .щетки шкуркой или напильником не
разрешается.

При неполном соприкосновении рабочей поверхности щетки
с коллектором, а также при замене износившейся щетки новой
рабочая поверхность щетки должна быть притерта. Для притирки
необходимо взять полоску стеклянной шкурки (№ 00) шириной
немного больше ширины щетки и наложить ее на коллектор
гладкой стороной так, чтобы она охватила около 180° поверх-
ности коллектора (рис. 194).

После этого необходимо опустить щетку на шершавую по-
верхность шкурки, прижать ее пружиной щеткодержателя и, дви-
гая полоску шкурки взад и вперед, притереть щетку соответ-
ственно кривизне коллектора.
шкурка

Рис. 194. Притирка рабочей по-
верхности щетки к коллек-
тору

4. Следует периодически проверять давление щеток на кол-
лектор. При чрезмерном давлении будет иметь место быстрый
износ как щетки, так и рабочей поверхности коллектора. При
малом давлении на щетку электри-
ческий контакт будет недостаточен,
Фго приводит к искрообразованию
под щетками. В результате искрооб-
разования рабочая поверхность кол-
лектора обгорает.

5. Одновременно со щетками ос-
матривается и коллектор. Если его
загрязнение незначительно, можно
ограничиться t протиранием чистой
тряпкой, смоченной в бензине. При
большом загрязнении, когда черные
полосы удалить тряпкой не удает-
ся, допускается чистка коллектора
бархатной стеклянной (не наждач-
ной) шкуркой.

При осмотре коллектора необхо-
димо следить за тем, чтобы не вы-
ступала изоляция между коллектор-
ными пластинами. Изоляция между

пластинами должна быть всегда выбрана на глубину 0,5—0,8 мм.
Сильное обгорание рабочей поверхности коллектора, вызванное
искрением, устранять шкуркой нельзя. Такой коллектор должен
быть сдан в мастерскую для проточки с последующей шли-
фовкой.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. На каком принципе основана работа электромотора?

2. Почему генератор называется машиной обратимой?

3. Какова роль коллектора в электромоторе?

4. От чего зависит вращающий момент электромотора?

5. Как выполняются обмотки якоря электромотора?

6. Для чего электромоторы делаются многополюсными?

7. Что такое противодействующая э.д.с.?

8. Какова роль противодействующей э.д.с. в электромоторе?

9. Каковы положительные и отрицательные стороны сериесного электро-
мотора?

10. Каковы положительные и отрицательные стороны шунтового элек-
тромотора?

11. Докажите, что при перемене полярности на зажимах электромотора
направление вращения его якоря не изменится.

12. Почему при увеличении сопротивления в шунтовой обмотке электро-
мотора число его оборотов возрастает?

13. Какими способами можно регулировать число оборотов якоря электро-
мотора?

14. Какие типы электрических стартеров вам известны?

15. В чем заключается уход за электрическими машинами постоянного
тока?.
ЧАСТЬ ПЯТАЯ

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Глава XIV

ОДНОФАЗНЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

1. ПОЛУЧЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. СИНУСОИДА

Если проводник А вращать в магнитном потоке, образованном
двумя полюсами магнита, в направлении по часовой стрелке
(рис. 195), то при пересечении проводником магнитных силовых
линий в нем будет индуктироваться э. д. с., величина которой
определяется выражением

Е —

где В — магнитная индукция в в-сек!м2',

I — длина проводника в м\

v — скорость движения проводника в м/сек\

. а— угол, под которым проводник пересекает магнитные
силовые линии.

Пусть В, I и v для данного случая остаются постоянными
величинами, тогда индуктированная э. д. с. будет зависеть только
от угла а, под которым проводник пересекает магнитное поле.
Так, в точке 1, когда проводник двигается вдоль магнитных сило-
вых линий, величина индуктированной э. д. с. будет равна нулю;
при перемещении проводника в точку «3 э. д. с. будет иметь наи-
большее значение, так как силовые линии будут пересекаться про-
водником в направлении, перпендикулярном к ним, и, наконец,
э. д. с. вновь достигнет нуля, если проводник переместится
в точку 5.

В промежуточных точках 2 и 4, в которых проводник
пересекает силовые линии под утлом а — 45°, величина индукти-
рованной э. д. с. будет соответственно меньше, чем в точке «3.
Таким образом, при повороте проводника из точки 1 в точку 5,
т. е. на 180°, индуктированная э. д. с. изменяется от нуля до
максимума и снова до нуля. Совершенно очевидно, что при даль-
нейшем повороте проводника А на угол 180° (через точки 6, 7,
6’.и /) характер изменения индуктированной э. д. с. будет такой
же, но направление ее изменится на обратное, так как проводник
будет пересекать магнитные силовые линии уже под другим
полюсом, что равносильно пересечению их в противоположном
первому направлении.
Следовательно, при повороте проводника на 360° индукти-
рованная э. д. с. не только изменяется все время по величине,
но и дважды меняет свое направление.

Если проводник замкнуть на какое-либо сопротивление, тб
В проводнике появится электрический ток, также изменяющийся
по величине и направлению.

Электрический ток, непрерывно изменяющийся по величине
И направлению, называется переменным током.

Рис. 195. Изменение индуктированной э. д. с. в проводнике, вращающемся
в магнитном поле

Характер изменения э. д. с. (тока) за один оборот проводника
для наглядности представляют в графическом виде при помощй
кривой (рис. 195). Так как величина э. д. с. пропорциональна
sin а, то, задавшись определенными углами, можно при помощи
таблиц определить значение синуса каждого угла и в соответ-*
ствующем масштабе построить кривую изменения э. д. с. Для
этого на горизонтальной оси будем откладывать углы поворота
проводника, а на вертикальной оси в соответствующем масштабе
индуктированную э. д. с. (£).

Если обозначенные ранее на рис. 195 точки соединить плавной
кривой линией, то она даст представление о величине и характере
изменения индуктированной э. д. с. (тока) при любом положений
проводника в магнитном поле. Вследствие того что величина
индуктированной э. д. с. в каждый момент определяется синусом
угла, под которым проводник пересекает магнитное поле, при-
веденная на рис. 195 кривая носит название синусоиды,
а изменяющаяся по ней э. д. с. — синусоидальной.

Рассмотренные нами изменения э. д. с. по синусоиде соответ-,
ствуют повороту проводника в магнитном поле на угол 360°. При
повороте проводника на следующие 360° изменения индукти-
рованной э. д. с. (и тока) вновь произойдут по синусоиде, т. е.
будут периодически повторяться.
Соответственно, вызванный этой э. д. с. электрический ток
называется синусоидальным переменным током.

. Совершенно очевидно, что и напряжение, которое может быть
измерено нами на концах проводника А, при наличии замкнутой
внешней цепи также будет изменяться по синусоиде.

Переменный ток, полученный при помощи вращения в магнит-
ном потоке проводника или системы проводников, соединенных
в одну катушку, называется однофазным переменным током.

Синусоидальные переменные токи находят наибольшее при-
менение в технике. Однако можно встретить переменные токи,
изменяющиеся не по закону синуса. Такие переменные токи назы-
ваются несинусоидальными.

2. АМПЛИТУДА, ПЕРИОД И ЧАСТОТА

Сила тока, изменяющегося по синусоиде, непрерывно ме-
няется. Так, если в точке А (рис. 196) ток был равен За, то
в точке Б он уже будет больше. В другой какой-либо точке на
синусоиде, например в точке С, ток будет иметь уже новое зна-

чение и т. д.

Сила тока в отдельные моменты при изменении его по сину-
соиде носит название мгновенных значений тока.

-Наибольшее по величине мгновенное значение тока при
изменении его по синусоиде называется амплитудой. Не-
трудно видеть, что за один оборот проводника ток два раза до-

стигает амплитудного
значения. Одно из зна-
чений аа' является по-

ложительным и откла-
дывается вверх от оси
001, а другое вв' —
отрицательное и откла-
дывается от оси вниз.

Время, в течение ко-
торого индуктирован-
ная э. д. с. (или сила
. тока) проходит весь
цикл изменений,' назы-

Рис. 196. Синусоида и величины, ее харак-
теризующие

вается периодом Т

(рис. 196). Период обычно измеряется в секундах.

Величина, обратная периоду, называется частотой (/).
Иначе говоря, частота есть число периодов в единицу времени,
zt. е. в секу1Тду. Так, например, если переменный ток в тече-
ние 1 секунды десять раз принимает одинаковые по величине

и направлению значения, то частота такого переменного тока
будет составлять 10 периодов в секунду. Для измерения частоты
вместо числа периодов в секунду применяется единица, получив-;
шая название герц (гц). Частота 1 герц равна частоте 1 пер/сек.
При измерении больших частот удобнее пользоваться единицей,
в 1000 раз большей герца, т. е? килогерцем (кгц), или
в 1. 000 000 раз бдльшей герца, — к^е г а г е р ц (мггц).

Переменные токи, применяемые в технике, в зависимости от
частоты могут быть подразделены на токи низкой частоты
и токи высокойчастоты.

Переменные токи низкой частоты применяются, в част-
ности, в электротехнике сильных токов. Так, все центральные
электрические станции переменного тока отдают потребителям
(фабрикам, заводам, освещению жилых помещений и т. д.) пере-
менный ток, частота которого составляет 50 эц.

Для электрической плавки металла применяется частота
в пределах 5—15 гц.

Переменный ток такой частоты производится при помощи спе-
циальных генераторов.

Переменные токи высокой частоты применяются глав-
ным образом в радиотехнике.

В зависимости от длины волны, на которую рассчитан
передатчик или приемник, частота используемого в них перемен-
ного тока -может колебаться в пределах от сотен тысяч до десят-
ков миллиардов герц. Для получения переменных токов таких,
сверхвысоких частот обычные генераторы непригодны, в силу чего
приходится применять особые колебательные контуры.

3. ДЕЙСТВУЮЩИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Постоянный ток, проходя по проводнику, нагревает его. Если,
пропустить по проводнику переменный ток, проводник также
будет нагреваться. Это и понятно, так как хотя переменный ток
и меняет все время свое направление, но выделение’ тепла
совершенно не зависит от направления тока в проводнике.

При пропускании переменного тока через лампочку нить ее
будет накаливаться. При стандартной частоте переменного тока
50 гц никакого мигания света наблюдаться не будет, так как
нить лампочки, обладая тепловой инерцией, не успевает остыть
в те моменты, когда ток в цепи равен нулю. Применение для
освещения переменного тока с частотой меньше 50 гц уже не-
желательно в связи с тем, что появляются неприятные, утом^
ляющие зрение колебания силы света лампочки.

Проводя и дальше аналогию с постоянным током, можно
ожидать, что переменный ток, проходя по проводнику, ‘ создает
вокруг него магнитное поле. Однако, если поднести к проводнику)
магнитную стрелку, то никакого отклонения ее не обнаружится.
Это произойдет не потому, что переменный ток не создает магнит-
ного поля, а потому, что создаваемое им магнитное поле
будет также переменным по направлению и величине. Поэтому
магнитная стрелка (в силу инерции) будет не в состоянии следом
вать за частыми изменениями направления магнитного поля
и будет оставаться в покое.

Переменный ток, производя указанные выше действия, все
время изменяется как по величине, так и по направлений^
272
Естественно возникает вопрос, как же измерить переменный ток
и какое значение его при изменении по синусоиде следует принять
как производящее то или иное действие.

С этой целью переменный ток сравнивают по производимому
им действию с постоянным током, величина которого в течение
опытй остается неизменной. Предположим, что по проводнику
с неизменным сопротивлением пропущен постоянный ток 10 а
и при этом обнаружено, что проводник нагрелся до темпера-
туры 50°. Если теперь по этому же проводнику пропустить не по-
стоянный, а переменный ток и так подобрать его величину (дей-
ствуя, например, реостатом), чтобы проводник также нагрелся
до температуры 50°, то в этом случае мы можем сказать, что
действие переменного тока равно действию постоянного
тока.

Нагревание проводника в обоих случаях до одной и той же
температуры говорит о том, что за единицу времени переменный
ток выделяет в проводнике такое же количество калорий, как
и постоянный.

Переменный' синусоидальный ток, выделяющий в данном со-
противлении за единицу времени такое же количество тепла, как
и постоянный ток, является эквивалентным по величине постоян-
ному току. Эту величину тока называют действующим (/д)
или э ф ф е к т и в н ы м значением переменного тока.
Следовательно, для нашего примера действующее значение пе-
ременного тока будет составлять 10 а. При этом максимальные
(амплитудные) значения тока будут превосходить по величине
действующие значения.

Опыт и подсчеты показали, что действующие значения пе-
ременного тока меньше амплитудных его значений в /2 (1,41)
раза. Следовательно, если амплитудное значение тока известно,
то действующее значение тока может быть определено путем
деления амплитуды тока /а на V 2, т. е.

/а
/ =-=* •
д С 2

Наоборот, если известно действующее значение тока, то
может быть вычислено амплитудное значение тока, т. е.

1=1 V2.
а д

Такие л£е соотношения будут действительны и для ампли-
тудных и действующих значений э. д. с. и напряжений:

Е = U
д С2 д V2

Измерительные приборы чаще всего показывают действующие
значения, поэтому при обозначениях индекс «д» обычно
опускается, но забывать об этом не следует.
4. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, ВКЛЮЧЕННЫХ
В ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Сопротивление, оказываемое проходами и потребителями в це-
пях постоянного тока, называется омическим сопротивлением::,
Если какой-либо проводник включить в цепь переменного
тока, то окажется, что его сопротивление будет несколько;
больше, чем в цепи постоянного тока. Это объясняется явле-,
нием, получившим название скин-эффекта (поверхностный эф-
фект).

Сущность его заключается в следующекГ. При прохождении
переменного тока по проводнику внутри него существует пере-:
менное магнитное поле, пересекающее проводник. Магнитные си-
ловые линии этого поля индуктируют в проводнике э. д. с., однако
она будет не одинаковой в различных точках сечения провод-
ника: к центру сечения рна больше, а к периферии — меньше-
Это объясняется тем, что точки, лежащие ближе к центру, пе-
ресекаются большим числом силовых линий. Под действием:
этой э. д. с. переменный ток будет распределяться не по всему
сечению проводника равномерно, а ближе к его поверхности.

Это равносильно уменьшению полезного сечения проводника,
а следовательно, увеличению его сопротивления переменному,
току. Например, медный провод длиной 1 км и диаметром 4 мм
оказывает сопротивление: постоянному току— 1,86 ом, перемен-
ному частотой 800 гц—1,87 ом, переменному току частотой
10000 гц — 2,90 ом-, таких же размеров железный провод ока-
зывает току сопротивление, соответственно равное: 7,04 ом,
16,5 ом и 53,4 ом.

Сопротивление, оказываемое проводником проходящему ио<
нему переменному току, называется активным сопротивлением.
Если какой-либо потребитель не содержит в себе индуктивности-
и емкости (лампочка накаливания, нагревательный прибор), то
он будет являться для переменного тока также активным со-
противлением.

Активное сопротивление зависит от частоты переменного тока,
возрастая с ее увеличением.

Однако многие потребители обладают индуктивными и емкост-
ными свойствами при прохождении через них переменного тока.'
К таким потребителям относятся трансформаторы, дроссели,
электромагниты, конденсаторы, различного рода провода и мно-
гие другие. При прохождении через них переменного тока необ-
ходимо учитывать не только активное, но и реактивное сопроти*
вление, .обусловленное наличием, в потребителе индуктивных
и емкостных свойств его.

Известно, что если постоянный ток, проходящий по какой-
либо обмотке, прерывать и замыкать, то одновременно с изме-
нением тока будет изменяться и магнитный поток внутри об-
мотки, в результате чего в ней возникнет э. д. с. самоиндук-
ции. То же самое будет наблюдаться и в обмотке, включенной
274
в цепь переменного тока, с той лишь разницей, что здесь-са-
мый ток непрерывно изменяется как по величине, так й по на-
правлению. Следовательно, непрерывно будет изменяться вели-
чина магнитного потока, пронизывающего обмотку, и в ней бу-
дет индуктироваться э. д. с. самоиндукции.

Но направление э. д. с. самоиндукции всегда таково, что про-
тиводействует изменению тока. Так, при возрастании тока в об-
мотке э. д. с. самоиндукции будет стремиться задержать на-
растание тока, а при убывании тока, наоборот, будет стремиться
поддержать исчезающий ток. Отсюда следует, что э. д. с. само-
индукции, возникающая в обмотке (проводнике), включенной
в цепь переменного тока, будет всегда действовать против тока,
задерживая его изменения. Иначе говоря, э. д. с. самоиндукции
можно рассматривать как дополнительное сопротивление, ока-
зывающее вместе с активным сопротивлением обмотки противо-
действие проходящему через обмотку переменному току.

Сопротивление, оказываемое переменному току э. д. с. само-
индукции, носит название индуктивного сопротивления.

Индуктивное сопротивление будет тем больше, чем больше
индуктивность потребителя (цепи) и выше частота переменного
тока. Это сопротивление выражается формулой

xL — о» L,

где xL — индуктивное сопротивление в омах;

L — индуктивность в генри (aw);

<о—угловая частота где / — частота тока)'.

Кроме индуктивного сопротивления, в теорию переменных то-
ков вводится понятие о емкостном сопротивлении, обусло-
вливаемом как наличием емкости в проводниках и обмотках, так
и включением в отдельных случаях в цепь переменного тока кон-
денсаторов. При увеличении емкости С потребителя (цепи) и
угловой частоты тока <« емкостное сопротивление уменьшается.

Емкостное сопротивление равно

1
Хг = —тт,
С w С

где хс — емкостное сопротивление в омах;'

w — угловая частота;

С—емкость потребителя в фарадах.

Если в* цепь переменного тока включить конденсатор (ем-
кость), то в ней, в отличие от цепи постоянного тока, будут иметь
место непрерывно следующие друг за другом заряды и разряды
конденсатора.

^Для рассмотрения происходящих процессов обратимся
к рис. 197, на котором переменное напряжение, подводимое к кон-
денсатору из сети, изображено кривой U. При изменении напря-
жения от нуля дб максимума, что имеет место в первой четверти
периода, в цепи конденсатора возникает зарядный ток, показан-
ный кривой 7, который продолжаете# до тех пор, пока напряже-
ние сети достигает максимума. В этот момент напряжение на
обкладках конденсатора будет равно максимуму, и зарядный
ток прекратится. Конденсатор будет заряжен.

Рис. 197. Процессы, происходящие в конденса-
торе, включенном в цепь переменного тока

Во второй четверти периода напряжение в сети будет пони-
жаться. Но так как напряжение заряженного конденсатора в этот
момент больше напряжения сети, то это приведет к появлению
разрядного тока, идущего из конденсатора в сеть. По мере умень-
шения напряжения сети разрядный ток будет увеличиваться и
достигнет максимума в тот момент, когда напряжение сети будет
равно нулю. Конденсатор окажется разряженным. В третью чет-
верть периода возрастающее напряжение сети приведет снова
к возникновению зарядного тока, но только в направлении, про-
тивоположном тому, которое имело место в первой четверти,
и т. д.

Всякое возрастание напряжения сети будет вызывать появле-
ние зарядного тока, а уменьшение напряжения — разрядного.

Иначе говоря, конденсатор будет непрерывно заряжаться и
разряжаться, а в цепи будет циркулировать зарядно-разрядный
ток. Это обстоятельство дает возможность утверждать, что кон-
денсатор «пропускает» переменный ток, но при этом- следует
всегда помнить, что в действительности чер ез_ диэлектрик!^

проходит и что в цепи имеет место лишь движение зарядно-раз-
рядных токов конденсатора.

Действительно, если последовательно с конденсатором
(рис. 198) включить электрическую лампочку, то при достаточной
величине емкости конденсатора лампочка загорится. Опыты по-
казывают, что степень накала нити лампочки, а следовательно»
и величина тока, проходящего в цепи с конденсатором, будет тем
больше, чем больше емкость конденсатора и выше частота пере-
менного тока. Исходя из этого, принято говорить, что конденса-
тор, включенный в цепь переменного тока, оказывает ему
емкостное сопротивление. Из сказанного нетрудно за-
276
ключить, что для уменьшения емкостного сопротивления необхо-
димо увеличивать емкость конденсатора или частоту перемен-
ного тока.

Способность конденсатора пропускать переменный ток, а ка-
тушки с обмоткой, наоборот, задерживать используют в тех слу-
чаях, когда необходимо разделить постоянный и переменный
токи, проходящие по проводу одновременно.

Конденсатор

Рис. 198. Конденсатор,
включенный в цепь пере-
менного тока последова-
тельно с лампочкой

Постоянный ток

А ==^-------z---=

Переменный ток

Др. Постоянный
---------— тон

Переменный ток

Рис. 199. Разделение постоянного и перемен-
ного токов с помощью дросселя (Др) и кон-
денсатора (С)

Предположим, что по проводу АБ (рис. 199) проходит одно-
временно постоянный и переменный токи и их нужно в точке Б
разделить. С этой целью последовательно с проводом включают
катушку Др с обмоткой, называемую дросселем, а от точки Б
делают ответвление, последовательно с которым включают кон-
денсатор С. Дроссель оказывает очень большое сопротивление
переменному току, поэтому он через него не пойдет, а изберет
путь наименьшего сопротивления, т. е. через конденсатор С.

Постоянный ток, который не в состоянии пройти через кон-
денсатор, пойдет через дроссель, оказывающий ему очень ма-
ленькое сопротивление.

Индуктивное и емкостное сопротивления представляют собою
так называемое реактивное1 сопротивление.

Реактивное сопротивление зависит от самоиндукции и емкости
цепи (потребителя) и частоты проходящего по ней переменного
тока.

Из изложенного следует, что при включении в цепь перемен-
ного тока потребителей, имеющих индуктивность и емкость, при-
ходится считаться как с активным, так и с реактивным сопроти-
влением. Поэтому при определении тока, проходящего по такому
потребителю, необходимо подведенное напряжение делить на
полное сопротивление цепи (потребителя).

Полное сопротивление (Z) цепи определяется по следующей
формуле:

1 Такое название дано потому, что это сопротивление характеризует реак-
цию цепи на изменение в ней тока.
где R — активное сопротивление цеп# в омах;

L — индуктивность цепи в генри; *

С — емкость цепи (конденсатора) в фарадах;
со--2г/ — угловая частота переменного тока.

В цепях переменного тока применяются различные потреби-
тели, в которых необходимо учитывать или все три величины
R, L, С или только некоторые из них. Одновременно с этим не-
обходимо учитывать и угловую частоту переменного тока.

В некоторых потребителях при соответствующих значениях
угловой частоты можно принимать во внимание только вели-
чины R и L. Так, например, при частоте переменного тока 50 гц
катушку соленоида или обмотку генератора можно рассматривать
лишь как содержащую активное и индуктивное сопротивление.
Иначе говоря, емкостью в этом случае можно пренебречь. Тогда
полное сопротивление переменному току такого потребителя
можно подсчитать по формуле

Z = VR'2 <о2Л2 .

Если такую катушку, или обмотку, рассчитанную для работы
в цепи переменного тока, включить в цепь постоянного тока
с таким же напряжением, по катушке пойдет очень большой ток,
который может привести к значительному выделению тепла,
и изоляция обмотки может быть повреждена. Напротив, по ка-
тушке, рассчитанной для работы в цепи постоянного тока и вклю-
ченной в цепь переменного тока с тем же напряжением, будет про-
ходить небольшой ток, и прибор, в котором применена эта
катушка, не произведет необходимого действия.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какой ток называется переменным и как его можно получить?*

2. Какими величинами характеризуется переменный ток?

3. Где применяются переменные токи высокой и низкой частоты?

4. Что такое действующие и амплитудные значения переменного тока
и какая м^жду ними связь?

5. Какие значения показывают измерительные приборы?

6. Как ведут себя в цепи переменного тока потребители, обладающие
омическим (активным) сопротивлением?

7. Что такое индуктивное сопротивление и от чего оно зависит?

8. Что такое емкостное сопротивление и от чего оно зависит?

9. Что такое реактивное сопротивление?

10. Что такое дроссель и как он используется?
Глава XV

ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК

1. ПОЛУЧЕНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Рассмотренный в предыдущей главе переменный ток, полу-
чаемый в результате пересечения магнитного потока проводни-
ком или системой проводников, соединенных в одну катушку
(обмотку), носит название однофазного переменного тока.
Однако переменный ток может быть получен при пересечении
магнитного потока не одной, а несколькими катушками, сме-
щенными одна по отношению к другой на соответствующий угол.

В этом случае каждую катушку рас-
сматривают как самостоятельный источ-
ник электрической энергии, а ток, отда-
ваемый таким генератором, называют
многофазным переменным током.

Из многофазных переменных токов
почти исключительное применение в тех-
нике находит трехфазный перемен-
ный ток.

Трехфазный переменный ток был от-
крыт и предложен талантливым рус-
ским инженером Михаилом Осиповичем
Доливо-Добровольским. Им же был скон-
струирован первый генератор трехфазного
переменного тока и трехфазный трансфор-
матор. Внедрение в практику трехфазного
переменного тока позволило, в частности,
разрешить проблему передачи электриче-
ской энергии на большие расстояния.

Простейший генератор т р е х ф а з-
н о г о переменного тока (рис. 200) со-

тока

стоит из трех катушек (фаз) с одинаковым числом витков, рас-
положенных на железном сердечнике.

При вращении катушек' в магнитном потоке, создаваемом

электромагнитами, питаемыми постоянным током, в каждой из
них будет индуктироваться э. д. с., изменяющаяся по синусоиде.
Значения индуктированной э. д. с. в каждой катушке будут со-
вершенно одинаковы, но между ними будет иметь место отстава-
ние нулевых и максимальных значений, называемое сдвигом
ф а з/Графпчески э. д. с., индуктирующиеся в каждой обмотке,

Михаил Осипович Доливо-Добровольскии
(1862—1919)

изображены на рис. 201. Для того чтобы э. д. с. каждой катушки
можно было использовать, начала всех катушек соединяют в ге-
нераторе в одну точку, а концы выводят во внешнюю цепь (со-
единение катушек может быть выполнено и другим способом,
см. раздел 3). В результате от генератора будут отходить три
провода, и следовательно, электрический ток к потребителям бу-
дет подводиться не по двум, апо трем проводам.

На первый взгляд может показаться, что наличие трех про-
водов является недостатком трехфазной системы, значительно ее
удорожающим и усложняющим эксплоатацию. Однако это не
так. В трехфазной системе при наличии трех проводов общий
вес меди, идущей на провода и обмотки генераторов, получается
меньше веса меди, необходимой для двух проводов однофазной
системы. Экономия в весе при этом доходит до 25% и с избыт-
ком окупает некоторое увеличение установочного материала (изо-
ляторы, трубки, крюки и т. д.). Генераторы трехфазного тока
стоят дешевле генераторов однофазного тока той же мощности
благодаря меньшим габаритам, и, наконец, трехфазный ток обла-
дает ценным свойством создавать вращающееся магнитное поле,

Рис. 201. Кривые изменения индуктированной э. д. с. в генераторе
трехфазного переменного тока

которое используется в простых по конструкции, а следовательно,
дешевых и несложных в эксплоатации асинхронных электромото-
рах.

Поэтому трехфазным переменным током почти совершенно
вытеснен ток однофазный.

Трехфазный переменный ток подводится к потре-
бителям и отводится к источнику по всем трем проводам, при-
чем величина и направление тока в каждом проводе не только
непрерывно меняются, но в известные моменты тока в одном
из проводов может не быть. Это положение наглядно иллюстри-
руется схемой (рис. 202), на которой в верхней части показаны
кривые изменения тока в проводах I, II и III, а в нижней
части •— соответствующие этим изменениям направления тока
в этих же проводах, соединенных с потребителем.

В момент а ток в проводе II имеет положительное значение,
в проходе III отрицательное значение и в проводе I равен нулю.
В следующий момент б, т. е. через 60°, ток в проводе I будет
иметь положительное значение, в проводе III отрицательное
значение и нулевое — в проводе II, Через следующие 60°
"(положение в) положительное значение ток будет иметь в
прододе /, отрицательное в проводе II, нулевое в проводе III
и т.‘д.

Изображенные стрелками направления токов соответствуют
моментам, взятым через 60° при изменении по синусоиде. Если
же значения токов взять через 30° или еще чаще, то в этом слу-
чае будет наблюдаться движение тока одновременно во всех трех
проводах, причем если в одном из них он будет иметь положи-
тельное значение, то в двух других отрицательное, и наоборот.

а б в г (7 е ж

Рис. 202. Чередование тока в проводах трех'ф'азной системы за' один
период

2. ВКЛЮЧЕНИЕ^ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В ЦЕПЬ ТРЕХФАЗНОГО
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Все потребители, включаемые в цепь трехфазного переменного
тока, в зависимости от своей конструкции могут быть разбиты
на потребители однофазные и трехфазные.

К однофазным потребителям следует отнести такие потреби-
тели, в которых электрический ток проходит по одному сопроти-
влению или одной обмотке, как, например: электрические лам-
почки, нагревательные приборы, электромагниты и т. д.

Трехфазные потребители представляют собой соединение трех
однофазных потребителей. К числу трехфазных потребителей
относятся электромоторы трехфазного тока, специальные нагре-
вательные приборы и т. д.

В зависимости от того, как включить однофазные потреби-
тели в сеть трехфазного, тока или как соединить отдельные фазы,
в трехфазном потребителе, различают соединение треуголь-
ником и соединение звездой. Этими же способами соеди-
няются между собой и фазы (обмотки) генераторов трехфазного
тока.
3. СОЕДИНЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

Соединением треугольником называется такое соедине-
ние, при котором начало первого однофазного потребителя соеди-
няется с концом второго, начало второго с концом третьего,
начало третьего с концом первого, а от точек соединения дела-
ются отводы для включения в трехфазную сеть.

В развернутом виде потребители и соединяющие их провода
образуют фигуру, напоминающую треугольник, отчего такое со-
единение и носит название соединения треугольником.

В трехфазных потребителях соединение отдельных фаз тре-
угольником выполняется так же, как и соединение однофазных
потребителей (рис. 203).

Рис. 203. Принципиальная схема включения потребителей
треугольником

При включении потребителей в цепь трехфазного тока всегда
необходимо считаться с двумя напряжениями: 1) с напряжением
в линии, т.. е. с напряжением между, двумя любыми проводами,
подводящими ток; 2) с напряжением на зажимах отдельного по-
требителя (или фазы).

Напряжение, измеренное в линии, носит название линей-
ного напряжения ((7), напряжение же, измеренное на
зажимах отдельного однофазного потребителя (или фазы), назы-
вается ф а з о в ы м (t/ф).

При соединении потребителей треугольником фазовое напря-
жение (подводимое к отдельному потребителю — фазе) равно на-
пряжению в линии. Отсюда для случая соединения треугольни-
ком можно написать

* и^и..

В отношении тока в трехфазной сети также различают ли-
нейный ток (7), т. е. ток, измеренный в линии (в токоподводя-
щем проводе),* и фазовый ток(/ф), проходящий непосредственно
по потребителю (фазе).

Так как от каждого линейного провода при соединении трех-
угольником питаются одновременно два потребителя (фазы), то
очевидно, что и линейный ток будет больше тока фазового. Под-
счеты и измерения показывают, что при соединении треугольни-
ком линейный ток больше фазовоговгЗ (1,7$) раза.1 Следова-
тельно, для случая соединения потребителей треугольником
можно написать

4. СОЕДИНЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЗВЕЗДОЙ

Соединением потребителей звездой (рис. 204) называется
такое соединение, при котором начала отдельных однофазных,
потребителей соединяются в одну общую точку, а концы каж-
дого потребителя — с соответствующими проводами трехфазной
сети.

В отношении линейных и фазовых напряжений и токц при
соединении звездой существует следующая зависимость.

Рис. 204. Принципиальная схема включения
потребителей звездой

Линейное напряжение при соединении звездой не равно фазо-
вому, как в соединении треугольником, а будет больше его, так
как между двумя проводами включен не один, а два потреби-
теля (фазы). Установлено, что при соединении звездой линейной
напряжение больше фазового в V 3 раза1 2. Исходя из этого,
можно написать

Проходящий по потребителю ток будет проходить и в линии.
Следовательно, будет иметь место равенство

Таким образом, при соединении звездой зависимости между
линейными и фазовыми величинами напряжения и тока будут об’
ратными тем, которые имели место при соединении треугольни-
ком.

5. СЛУЧАИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЯ ЗВЕЗДОЙ
И ТРЕУГОЛЬНИКОМ

При выборе способа включения однофазных потребителей
в цепь трехфазного переменного тока или соединения отдельных

1 Справедливо при симметричной нагрузке, т. е. когда сопротивление фа-
зовых потребителей одинаково.

2 Справедливо при симметричной нагрузке.
фаз трехфазных потребителей надлежит исходить из линейного
напряжения в сети и того напряжения, на которое рассчитаны
однофазные потребители или фазы трехфазного.

Стандартными напряжениями для сетей трехфазного пере-
менного тока низкого напряжения приняты в настоящее время
линейные напряжения 127, 220 и 380 в.

Напряжение 127 в применяется главным образом для освети-
тельной сети, а напряжения 220 и 380 в для так называемой
силовой сети, от которой питаются электромоторы, электрические
печи, сварочные аппараты и т. д.

Сравнивая между собой приведенные выше стандартные на-
пряжения, нетрудно заметить одно весьма интересное обстоя-
тельство, заключающееся в том, что каждое следующее напря-
жение больше предыдущего в 1/3 раза. Такая зависимость
между линейными напряжениями не случайна и дает возмож-
ность, применяя соединение звездой или треугольником, вклю-
чать потребители, рассчитанные на какое-либо определенное на-
пряжение, в сеть с другим напряжением.

Поясним изложенное примерами.

Пример 1. Сеть трехфазного переменного тока имеет напряжение 127 в.
Как следует включить электрические лампочки, рассчитанные на напряже-
ние в 127 6?

Решение. В данном примере напряжение лампочек (фазовое напряже-
ние) равно напряжению сети (линейное напряжение), поэтому лампочки
должны быть включены треугольником, так как при соединении треуголь-
ником U — 1./ф, т. е. линейное напряжение равно фазовому.

Пример 2. Как следует включить лампочки предыдущего примера, если
напряжение сети будет 220 6?

Решение. Соединение должно быть выполнено звездой, так как при
соединении звездой U = (Уф/З. Действительно, при линейном напряжении
в 220 в фазовое напряжение будет равно

п _ U 220

ф " 1.73

= 127 в,

т. е. как раз тому напряжению, на которое рассчитаны лампочки.

Все изложенное выше целиком относится и к трехфазным
потребителям; только в этом случае при определении способа
соединения следует, исходить из того напряжения, на которое
рассчитана каждая его фаза.

Пример 3. Обмотки электромотора трехфазного тока рассчитаны на на-
пряжение 127 в и соединены звездой, о чем имеется указание в паспорте.
Определить, в сеть с каким напряжением может быть включен электромотор.

Решение. Искомое линейное напряжение при соединении звездой
будет равно __

У=(7ф1/3,
или, подставляя значения, получим

U = 127- /Г = 220 в.

Следовательно, электромотор должен быть включен в сеть с напряже-
нием 220 в.

Пример 4. Как следует соединить обмотки электромотора, рассчитанные
на напряжение» 220 в, если напряжение сети составляет 380 в.
s Решение. Соединение ^должно быть произведено звездой, так как при
этом соединении V= L/ф J/3. В этом примере линейное напряжение равно
380 в, а следовательно, фазовое будет

п U 380 ООП ,

= —= = = 220 в,

Ф j/3 1,73

т. е. то напряжение, на которое рассчитаны обмотки электромотора.

Нетрудно видеть, что если бы обмотки соединить не звездой, а тре^
угольником, при котором U~U$, электромотор можно было бы включить
в сеть с напряжением в 220 в.

Приведенные примеры показывают, что в зависимости от спо-
соба соединения фаз трехфазные потребители могут быть вклю-
чены в сети с двумя разными напряжениями. Для этого начала
и концы фазовых обмоток или сопротивлений обычно выводятся
на отдельные зажимы, установленные снаружи потребителя. Это
дает возможность легко и быстро соединить фазы звездой или
треугольником.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какой ток называется трехфазным?

2. В чем преимущество трехфазного тока перед однофазным?

3. Как включаются потребители в цепь трехфазного тока?

4. Что такое соединение треугольником?

5. Что называется линейным и фазовым напряжением и током?

6. Что такое соединение звездой?

7. Какая зависимое гь существует между линейным и фазовым напря-
жением и током при соединении звездой и треугольником?

8. В каком случае потребители соединяются звездой и в каком
треугольником?
Глава XVI

МАШИНЫ И ПРИБОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1. АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОМОТОРЫ

Если против полюсов магнита укрепить на оси медный или
алюминиевый диск, а затем привести магнит во вращательное
движение, то магнитные силовые линии вращающегося магнита
будут пересекать диск и в нем будут индуктироваться токи Фуко.
Направление токов Фуко таково, что созданное ими магнитное
поле будет противодействовать вращению магнита. Так как
к магниту приложено определенное внешнее усилие, то диск не
сможет его задержать, а вынужден будет сам вращаться в сто-

рону направления вращения магнита.

Этот принцип и положен в основу устройства асинхронного
электромотора, впервые сконструированного русским инженером
М. О. Доливо-Добровольским. Разрабатывая конструкцию элек-

тромотора, Доливо-Добровольский
применил в нем вместо вращаю-
щегося магнита вращающееся
магнитное поле, создаваемое си-
стемой электромагнитов (статор),
по которым пропущен трехфазный
переменный ток, а медный диск
заменил якорем особой конструк-
ции (ротор).

Асинхронные электромоторы
исключительно просты по устрой-
ству и надежны в работе, чем
и объясняется широкое распро-
странение их в технике.

Статор электромотора (рис. 205)
состоит из чугунного, корпуса 1,
внутри которого укреплен желез-
ный сердечник 2, изготовленный
из отдельных пластинок мягкого

Рис. 205. Схема обмоток статора
асинхронного электромотора:

1 — чугунный корпус статора; 2 — желез,
ный сердечник; А, Б и В — катушки об-
мотки статора

железа. С внутренней стороны сердечника сделаны пазы, в ко-
торые укладывается обмотка статора. На рис. 205 обмотка ста-
тора состоит из трех катушек (фаз) А, Би В, сдвинутых одна пр
отношению к другой на угол в 120°, причем для простоты каж-
дая катушка показана состоящей только из одного витка.
Между собой катушки соединены звездой, а от свободных кон-
цов отведены выводы к зажимам, при помощи которых электро-
мотор включается в сеть трехфазного пеоеменного тока.

Рассмотрим, как в статоре создается вращающееся магнит-
ное поле (рис. 206). Положение а соответствует моменту, дюгда
ток А в проводе 1 имеет положительное значение, ток Л в про-
воде 2 равен нулю, а ток /3 в проводе 3 имеет отрицательное
значение, равное по величине Л.

Рис. 206. Схема получения вращающегося магнитного поля статора
асинхронного электромотора

В результате в фазах А и В появится ток, направление ко-
торого показано стрелками. Зная направление тока в проводни-
ках каждой фазы, устанавливаем направление магнитного по-
тока статора, соответствующее моменту а.

В момент б в проводах, подводящих ток к обмоткам статора,
произойдет следующее.

Ток /3 в проводе 3 будет равен нулю, ток /2 в проводе 2 до-
стигнет положительного значения Л, а в проводе / — отрица-
тельного значения, равного по величине /2- Это приведет к изме-
нению направления тока в фазах, причем магнитный поток бу-
288
дет уже создаваться фазами А и Б, а направление силовых ли-
ний внутри статора отклонится в направлении против часовой
стрелки. В следующий момент в произойдет новое перераспреде-
ление токов в фазах, вызывая и новое направление силовых ли-
ний магнитного потока и т. д. В результате внутри статора будет
постоянное по величине, но непрерывно меняющее свое положе-
ние магнитное поле. Такое поле называется вращающимся
магнитным полем.

Вращающееся поле статора используется для вращения ро-
тора.

Ротор асинхронного электромотора состоит из железного сер-
дечника, набранного из пластинок мягкого железа, укрепленных
на валу. На небольшом расстоянии от поверхности ротора в его
теле высверливается ряд отверстий, в которые помещаются мед-
ные стержни 1 (рис. 207). Выступающие концы стержней припаи-

Рис. 207. Ротор асинхронного электромотора:

1 — медные стержни; 2 — медные кольца

ваются к двум медным кольцам 2, расположенным с торцевых
сторон ротора. Стержни с кольцами образуют обмотку ротора
(«беличье колесо»).

Такая обмотка называется короткозамкнутой, так
как стержни, образующие обмотку, замкнуты накоротко двумя
кольцами.

Рассмотрим теперь работу асинхронного электромотора. Если
к обмоткам статора электромотора подвести трехфазный пере-
менный ток, то внутри статора образуется вращающееся маг-
нитное поле, силовые линии которого будут пересекать медные
стержни ротора, находящиеся в покое, и в них будет индуктиро-
ваться э. д. с.

Электродвижущая сила вызовет появление тока в медных
стержнях «беличьего колеса», а ток приведет к образованию
магнитного поля ротора. Взаимодействие магнитного поля ро-
тора с вращающимся магнитным полем статора приведет ротор
во вращательное движение.

Внешний вид асинхронного электромотора трехфазного тока
с короткозамкнутым ротором показан на рис. 208.

В асинхронных электромоторах большой мощности с целью
уменьшить ток, потребляемый из сети в момент пуска электро-
Рис. 208. Внешний вид асинхронного
электромотора с короткозамкнутым ро-
тором

мотора, стержни ротора («беличье колесо») заменяются обмот-
кой, аналогичной обмотке статора, в которую на время пуска
включается специальный пусковой реостат. При такой-конструк-
ции ротора (рис. 209) катушки его обмоток обычно соединяются
звездой, а концы присоединяются к трем контактным кольцам,
' укрепленным на валу*ротора,
но от него изолированным.

К кольцам прилегают
щетки, соединяемые с пу-
сковым реостатом. В схеме
применяется трехфазный рео-
стат, который дает возмож-
ность одновременно путем
поворота звездообразного
рычага вводить сопротивле-
ния во все три фазы обмот-
ки ротора.

Такие асинхронные элек-
тромоторы называются асин-
хронными электромоторами
с контактными коль-
цами.

Асинхронные электромо-
с двумя различными напряже-

ниями, для чего достаточно только переключить обмотку статора
со звезды на треугольник или наоборот. Так как стандартных
напряжений три: 127, 220 и 380 в, то в паспорте электромотора

торы могут быть включены в сеть

Рис. 209. Схема асинхронного электромотора с контактными
кольцами

указывается напряжение и способ включения обмоток. Напри-
мер, если в паспорте имеется такое обозначение Д/Д—127/220, то
это значит, что при соединении обмоток треугольником электро-
мотор должен быть включен в сеть с напряжением 127 в, а при
соединении звездой — в сеть с напряжением 220 в.
△

В сеть

В сеть
Б

Практически переключение электромотора со звезды' на ’Тре-
угольник осуществляется на колодке с зажимами, установленной
на корпусе статора. На колодке расположено шесть зажимов
(рис. 210,4) к которым при-
соединены внутри корпуса
начала и концы фазовых
обмоток.статора. Для соеди-
нения звездой зажимы и то-
коподводящие провода со-
единяются так, как это по-
казано на рис. 210,Б, а для
соединения треугольником—

на рис. 210,В. Рис. 210. Переключение обмоток ста-

Изменение направления тора со звезды на треугольник

вращения асинхронного

электромотора осуществляется путем переключения любых двух
проводов (из трех), подходящих к зажимам статора;.

2. ТРАНСФОРМАТОРЫ

Очень часто в различных электротехнических установках
и аппаратах бывает необходимо преобразовать переменный ток

низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения,
и наоборот. Для этой цели применяются специальные приборы,
получившие название трансформатор ofc.

Рис. 211. Принципиаль-
'ная схема трансформа-

Честь изобретения трансформатора пе-
ременного тока принадлежит выдающемуся
русскому изобретателю П. Н. Яблочкову.
Идею трансформации переменного тока
он выдвинул в 1876 г., а первый транс-
форматор Яблочкова демонстрировался
в 1882 г. на электротехнической выставке
в Петербурге и получил всеобщее при-
знание.

В том же году на московской про-
мышленной выставке демонстрировался

тора:

Wt— первичная обмотка; Wa—
вторичная обмотка

другой трансформатор переменного тока,
сконструированный талантливым русским
физиком-самоучкой, препаратором ка-
федры физики Московского университета Иваном Филиппови-

чем Усагиным.

Трансформатор (рис. 211) состоит из железного сердечника
и двух самостоятельных, изолированных одна от другой обмо-
ток Wi и №2. Форма сердечника трансформатора может быть
различной, но она должна быть по возможности замкнутой,
чтобы обеспечить минимальное сопротивление для магнитного
потока. Сердечник набирается из отдельных, изолированных
одна от другой пластин мягкого железа для уменьшения в нем
потерь на токи Фуко. Обмотки, намотанные на сердечнику слу-

19* Й1
жат: одна для подведения к ней переменного тока, предназна-
ченного для преобразования, а другая для получения в ней
преобразованного переменного тока.

Обмотка трансформатора, к которой подводится ток для пре-
образования, носит название первичной обмотки; об-
мотка, в которой получается преобразованный то-к, называется

Иван Филиппович Усагик

(1855—1919)

вторичной. В зависимости от формы сердечника обмотки
располагаются или отдельно, или одна поверх другой' (на общем
каркасе).

Работа трансформатора протекает следующим образом.

Если по первичной обмотке Wi пропустить переменный ток;
то в железном сердечнике трансформатора возникает магнитный
поток, изменяющийся по величине и направлению. При этом
вторичная обмотка расположенная на том же сердечнике,
будет пронизываться этим изменяющимся магнитным потоком,
и в ее витках будет индуктироваться э. д. с. Величина индукти-
рованной э. д. с., а следовательно, и напряжение на зажимах
вторичной обмотки трансформатора будут пропорциональны
числу ее витков.
Увеличение или уменьшение числа витков вторичной обмотки
при постоянном числе витков первичной обмотки приводит к уве-
личению или уменьшению напряжения, индуктирующегося -во
вторичной обмотке, и при этом во столько раз, во -сколько раз
число витков вторичной обмотки больше или меньше числа вит-
ков первичной обмотки.

На основании этого можно написать следующую зависимость
между напряжениями и числом витков обеих* обмоток:

U-i _Wi

где t7i и — напряжения первичной и вторичной обмоток;

W1 И W2 — их числа ВИТКОВ.

Отношение числа витков первичной обмотки к числу виткой
вторичной носит название коэфициента транс-
формации '(К).

Если коэфициент трансформации равен, например, 1:5, то
такой трансформатор носит название повышающего транс-
форматора. Наоборот, трансформатор будет называться пони-
жающим, если его коэфициент трансформации будет равен 5:1.

При включении трансформатора в цепь переменного тока
всегда следует предварительно проверить, соответствует ли на-
пряжение, на которое рассчитана первичная обмотка трансфор-
матора, напряжению цепи, в которую он включается." В против-
ном случае или’ трансформатор не даст ожидаемого эффекта, или
изоляция первичной обмотки может сгореть..

Трансформировать постоянный ток при помощи описанного
трансформатора нельзя, так как при пропускании тока по пер-
вичной обмотке созданный ею магнитный поток не будет изме-
няться по величине, а следовательно, не будет и индуктирования
э. д. с. во вторичной обметке.

Пример 1. Первичная обмотка трансформатора, включенная в цепь с на-
пряжением 120 в, имеет 1000 витков. Определить, какое напряжение будет во
вторичной обмотке, если она имеет 100 витков.

Решение. Так как , то, подставляя известные значения,

получим

120 _ 1000
и2 “ 100

тт 120-100

ИЛИ U2 — JQQQ — 12 в.

Пример 2. Первичная обмотка трансформатора рассчитана на напряже-
ние ПО в, а его коэфициент трансформации равен 1:2. Определись напря-
жение во вторичной обмотке.

Решение. Трансформатор в данном примере повышающий, так как
число витков вторичной обмотки в два раза (1:2) больше первичной. Следб'-
•рательно, напряжение во вторичной обмотке будет равно

172= 6^-2= НО» 2 = 220 в.
Следует иметь в виду, что всякое изменение напряжения во
вторичной обмотке неизбежно связано с изменением в ней (при
данной мощности) силы тока. Так, например, во сколько раз на-
пряжение в© вторичной обмотке будет больше напряжения пер*
вичной, во столько раз будет меньше и ток во вторичной об-
мотке, и наоборот.

Некоторые образцы применяемых в технике трансформаторов
приведены на рис.3 4 212.

Рис. 212. Трансформаторы:

А —силовой понижающий трансформатор; Б — трансформаторы, применяемые в приемо-передаю*
щих радиостанциях

3. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ

Большое распространение, которое получил повсеместно пе-
ременный электрический ток, естественно, привело к сокраще-
нию сетей постоянного тока.

Однако в целом ряде областей постоянный ток и до настоя-
щего времени является незаменимым. В качестве примера ука*
жем на зарядку аккумуляторов, которая может производиться
только постоянным током. Отсюда возникает необходимость
в преобразовании переменного тока в постоянный.

Простейшим преобразователем переменного тока в постоян-
ный является мотор-генератор.

Мотор-генератор представляет собой установку, состоящую из
электромотора переменного тока, работающего от сети перемен-
ного тока, и соединенного с ним жесткой муфтой или ременно^
передачей генератора постоянного'тока. Таким образом, электрб-
мотор является двигателем для генератора, постоянным током
которого мы и пользуемся. При всей своей простоте мотор-гене*
ратор громоздок, требует при работе постоянного наблюдений
и имеет небольшой к. п. д.
Поэтому в большинстве случаев предпочитают пользоваться
приборами, преобразующими переменный ток непосредственно
в постоянный. Такие приборы называются выпрямите-
лями.

Из большого числа различных по принципу действия выпрями-
телей — механических, электролитических, кенотронных и т. д. —
наибольшее распространение получили ртутные выпрями-
тели и в последнее время так называемые твердые или
полупроводниковые выпрямители — купроксные и селе-
новые.

4. РТУТНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

Аккумуляторная
батарея

Принцип действия ртутного выпрямителя основан на свой-
ствах паров ртути, находящихся в герметически закрытом сосуде,
из которого тщательно удален доздух, ионизироваться электро-
нами и переносить электрические заряды лишь в одном направ-
лении.

Основной частью всякого
ртутного выпрямителя является
стеклянная колба (рис. 213). С
боков колбы сделано два сте-
клянных отростка, в которые
впаяны графитовые электроды 1
^основные аноды).

В нижней части колбы налито
небольшое количество ртути 2
и примерно на одном
уровне с ней имеется еще неболь-
шой стеклянный отросток, в ко-
торый впаян пусковой электрод 3
(вспомогательный анод), необхо-
димый для приведения выпрями-
теля в действие. Воздух из колбы
тщательно откачан.

* Для получения необходимого
напряжения выпрямленного (по-
стоянного) тока переменный ток
из сети подводится к основным
.анодам через трансформатор.

Концы вторичной обмотки
трансформатора присоединены к
основным анодам 1, а от сред-
ней точки трансформатора сделан
вывод, соединенный через дрос-
сель с зажимом катода.

Пусковой электрод 3 через дополнительное сопротивление R
и выключатель К соединен с одним из основных анодов.

Рис. 218. Принципиальная схема
ртутного выпрямителя:

1 — основной анод; Тр — трансформа-
тор; Др — дроссель; К — кнопка (выключа-
тель) пускового анода; R — дополни-
тельное сопротивление в цепи анода

Ж
Для приведения выпрямителя в действие необходимо замк-
нуть выключатель К и слегка наклонить стеклянную колбу с та-
ким расчетом, чтобы ртуть перелилась частично в небольшой
стеклянный отросток и соединила катод выпрямителя с вспомо-
гательным анодом.

При возвращении колбы в вертикальное положение струйка
стекающей обратно ртути прерывается, вследствие чего появ-
ляется электрическая искра, -достаточная для испарения и иони-
зации такого количества ларов ртути, при котором между като-
дом и вспомогательным анодом возникает электрическая дуга.
Благодаря действию этой дуги ионизированные пары ртути за-
полняют всю колбу, и возникает электрическая дуга между ка-
тодом и основными анодами.

Положительные ионы паров ртути под действием электри-
ческого поля устремляются от анодов к катоду . и, удаляясь
с большой скоростью о поверхность ртути (катода), образуют
накаленное добела пятцо (катодное пятно). Испускаемые рас-
каленным пятном на ртути'электроны устремляются к тому ид
рабочих электродов, на который в данный момент подан плюс,
и ионизируют молекулы паров ртути. При этом отщепляются но-
вые электроны и образуются положительные ионы ртути, под-
держивающие непрерывный ионный поток между главными
электродами выпрямителя. Надобность в дополнительном аноде,
таким образом, отпадает.

Так как во вторичной обмотке трансформатора индуктируется
переменный ток, тр к основным анодам выпрямителя будет по-
очередно подводиться то плюс, то минус, причем когда на од?
ном аноде будет плюс, на другом, наоборот, — минус.

Предположим, что в какой-то момент времени к левому
аноду подведен плюс (рис. 213), а к правому минус. В этом слу-
чае электрический ток может итти только с левого анода в на-
правлении пунктирных стрелок:, плюс вторичной обмотки транс-
форматора, левый анод, пары.ртути, ртуть, плюс аккумулятор-
ной батареи, ее минус, дросседь,. средняя точка , обмотки транс-
форматора и снова в обмотку. Таким образом получается замк-
нутая цепь. - ...

В следующий момент, когда полярность на рабочих анодах
изменяется на обратную, электрический ток будет проходить че-
рез пары ртути уже с правогр. анода в направлении, показан-
ном на рис. 213 сплошными стрелками. В дальнейшем все про-
цессы повторяются в. том же порядке.

Сравнивая в каждом случае направление .тока на зажимах,
к которым присоединена аккумуляторная батарея, увидим, что
через нее проходит ток только в одном направлении.

Таким образом, при помощи выпрямителя удается преобра-
зовать переменный ток непосредственно в постоянный.

Пары ртути, заполняющие колбу в процессе работы выпрями-
теля, приходя в соприкосновение с холодными стенками колбы,
конденсируются на них и в виде капелек ртути стекают вниз:
В результате количество ртути в колбе остается в процессе ра-
боты неизменным.

Дроссель, включенный в цепь постоянного тока, обладает
большой самоиндукцией, в силу чего он не дает возможности
«погаснуть» выпрямителю в те моменты, когда переменный ток во

Ря^.

214. Ртутный выпрямитель трехфазного переменного тока

К I ! Ш

’ЛЛЛЛяЛЙЛЛЛЯк^ЯЛл ’ j 11*‘li'if-\‘Ь

i u!ii;

.• ^,1;.' <:! *

НГО

вторичной обмотке трансформатора проходит нулевые значения.
Кроме того, дроссель сглаживает пульсации постоянного тока;

Здесь рассмотрен принцип действия простейшего выпрями-
теля однофазного переменного тока, дающего. только одно
пряжение выпрямленного тока. Однако выпрямителе однофаз^
ного тока строятся и на два различных напряжения постоянного
тока.

При этом число рабочих электродов соответственно возра-
стает.

С таким же успехом может быть выпрямлен и трехфазный
переменный ток. Совершенно очевидно, что число рабочих элек-
тродов в этом случае будет равно трем.

Ртутный выпрямитель трехфазного переменного тока пока-
зан на рис. 214.

Приводимая ниже табл. 17 дает представление об электри-
ческих характеристиках трех наиболее распространенных ртут-
ных выпрямителей.

Таблица 17

Типы ртутных выпрямителей и их характеристики

Тип вы- прямителя Тип холбы Переменный ток Постоянный ток Примечание
подводи- мое на- пряжение, в ток, потребляе- мый при полной нагрузке, а напряже- ние вы- прямленно- го тока, в величина выпрямлен- ного тока при полной нагрузке, а
2-ВН-20 2-ВН-20 120 13,5 24/341 18/8 Однофазный переменный ток
З-ВН-ЗО З-ВН-ЗО 220 14,0 119 30 Трехфазный переменный ток
З-ВН-100 З-ВН-100 220 34,0 48/70 100/40 То же

5. ТВЕРДЫЕ ИЛИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

При исследовании условий прохождения электрического тока
в местах соединения полупроводника с металлом было замечено,
что в зависимости от направления тока величина переходного
сопротивления будет различной. Это означает, что в одном на-
правлении ток будет проходить через место соединения совер-
шенно свободно, в то время как движение его в противополож-
ном направлении будет в значительной степени затруднено.

Подобной односторонней проводимостью воспользовались для
целей выпрямления переменного тока.

Купроксный выпрямитель. В простейшем виде купроксный
выпрямитель составляется из одного выпрямительного элемента
(вентиля). Выпрямительный элемент (рис. 215) состоит и-з двух
шайб: медной /, покрытой слоем закиси меди, и свинцовой 2.
Обе шайбы- складываются вместе и плотно стягиваются изоли-
рованным от них болтом <?.

1 Двойные цифры показывают, что от этого выпрямителя можно полу-
чить два различных напряжения. Соответственно каждому напряжению дается
в табяпце и ток.
Если такой элемент включить в цепь переменного тока, на-
пример, последовательно с аккумуляторной батареей, то ока-
жется, что он будет пропускать электрический ток только в од-
ном направлении, а именно от свинца к меди. Следовательно,
если в какой-либо момент времени к свинцовой пластинке из
сети переменного тока будет подведен плюс, ток пройдет через

Слой закиси меди на
•медной пластинке

Источник о-
переменное?
тока о-

Свинец Медь

Аккумуляторная
батарея

Рис. 215. Выпрямительный элемент купроксного вы-
прямителя и схема его включения в цепь перемен-
ного тока

выпрямительный элемент и батарею; если же на свинцовой пла-
стинке будет минус, — движение тока прекратится,, и т.( д. В ре-
зультате через аккумуляторную батарею будет проходить ток
только одного направления, т. е. постоянный ток1.

Для получения необходимого напряжения и выпрямленного
тока применяют не один, а несколько выпрямительных элемен-
тов, соединяя их по так называемой схеме мостика.

Установка купроксного выпрямителя, (рис. 216) состоит из
понижающего трансформатора и двух ‘групп выпрямительных
элементов, заключенных в кожухи 1. Принципиальная схема
соединения трансформатора, элементов и зажимов выпрямителя
приведена на рис. 217.

1 Практически в противоположном направлении также будет гтрохфнт»
ток, но весьма незначительный по величине, и им вполне можно превебреяь.
'Следует иметь в виду, что на принципиальной схеме показано'
только четыре выпрямительных элемента (/, 2, 3 и 4). '

В действительности же для получения необходимых значений
напряжения и силы выпрямленного тока между точками А и В'

Рис. 216. Внешний вид купроксного выпрямителя:

1 кожух, закрывающий выпрямительные элементы; 2 — магнитный шунт

А В
Рис. 217. Схема работы купроксного выпрямителя

В и Б и т. д. включается не один, а группы выпрямительных
элементов, соединенных между собой смешанно (элементы
в группе последовательно, группы между собой • параллельно^ *
; ’ Рассмотрим'работу выпрямителя. Предположим, что в кайой^
то Момент времени переменный ток, подведенный к первичной об-
&
-мотке трансформатора (рис. 217, А), вызвал появление на Л&вом
конце вторичной обмотки плюса, а на правом минуса. В цепи
вторичной обмотки появится ток следующего направления: левый
конец вторичной обмотки (см. стрелки), точка А, элемент 1, точ-
ка В, зажим «+», аккумуляторная батарея, зажим «—»,
точка Г, элемент 3, точка Б и во вторичную обмотку.

В следующий момент, когда направление тока во вторичной
обмотке изменится на обратное, движение тока будет происхо-
дить в следующем направлении (рис. 217, Б): правый конец вто-
ричной обмотки (в данный момент положительный), точка Б,
элемент 4, зажим « + >>, аккумуляторная батарея, зажим «—»,
точка Г, элемент 2, точка А и во вторичную обмотку.

В результате сравнения обоих ;рисунков нетрудно установить,
что, несмотря на изменение направления тока во вторичной об-
мотке трансформатора, направление тока, проходящего через
аккумуляторную батарею, не,меняется.

По своей конструкции купроксные выпрямители очень ком-
пактны и в процессе экспло-атации никакого ухода не требуют.
Применяются они, в частности, и для зарядки аккумуляторных
батарей.

Приводимая ниже табл. 18 дает представление об электриче-
ских характеристиках трех наиболее распространенных типов
купроксных выпрямителей для зарядки аккумуляторов.

Таблица 18
Типы купроксных выпрямителей и их характеристики

Тип выпрямителя Напряжение пере- менного тока, под- водимого к первич- ной обмотке, в Напряже- ние вы- прямлен- ного тока, в Выпрямленный ток, а
При шунте, выдви- нутом до упора при шуите вдвинутом
не менее не менее не более не более
АТВ-1 110—127 6,6 5-61 8—91 2-2,51
ктв НО 13,2 2,4 3 0,4
АВ-1 110 24 2 з 0,4

Для регулировки зарядного тока купроксного выпрямителя
в пределах, указанных в таблице, на трансформаторе установлен
магнитный шунт. Шунт (рис. 216) представляет собой железный
сердечник 2, который может перемещаться в направляющих.
Если сердечник выдвинут до упора, зарядный ток будет наиболь-
ший и, наоборот, при вдвинутом сердечнике — наименьший.

При включении выпрямителя в схему сначала необходимо при-
соединить аккумуляторную батарею, а затем включить перемен-
ный ток. При замене батареи или производстве измерений сначала
выключается переменный ток, а затем и аккумуляторная батыре»;

Селеновый выпрямитель. Селеновый выпрямительный элемент
состоит из выпрямительного железного дирка л контактной
шайбы. \ ,

it'., i

1 Первая цифра для напряжения ПО в, вторая для напряжения 127 в.
Железный диск 1 (рис. 218) никелирован и с одной стороны?
покрыт слоем селена 2. На селен нанесен тонкий слой сплава 3
из кадмия, олова и висмута. Контактная шайба 4 изготовляется
из твердотянутой латуни и прилегает к поверхности сплава.-

Выпрямительные элементы собираются на болте, от которого
изолируются прокладкой 5, и скрепляются гайкой. Для лучшего

охлаждения между выпрямительными элементами распола-
гают дистанционные шайбы 6.

Селеновый выпрямительный элемент, будучи включенным
в цепь переменного тока, будет пропускать электрический ток

Рис. 218. Селеновый выпря-
митель:

1 — железный диск; 2 — слой се-
лена; 3 — сплав из кадмия, олова
висмута; 4 — контактная шайба;
5 — изоляционная прокладка; в —
дистанционная шайба

только в одном направлении, а имен-
но — от железного диска через селен
и сплав висмута, олова и кадмия к
контактной шайбе. Следовательно,
если в какой-либо момент времени к
железному диску будет из сети пере-
менного тока подведен плюс, ток прой-
дет через выпрямительный элемент;
если же на железном диске будет ми-
нус — ток прекратится и т. д.

Для получения необходимого на-
пряжения и силы выпрямленного тока
применяют не один, а несколько вы-
прямительных элементов, соединяя их
чаще всего по так называемой схеме
мостика (рис. 217).

Работа селенового выпрямителя,
элементы которого соединены по схе-
ме мостика, ничем не отличается от
работы купроксного выпрямителя, опи-
санием которого и надлежит пользо-
ваться.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объясните принцип действия асинхронного электромотора.

2. Из каких основных частей состоит асинхронный электромотор?

3. Что называется вращающимся магнитным полем и как оно получается?

4. Какой электромотор называется асинхронным электромотором с кон-
тактными кольцами?

5. Для чего служит пусковой реостат?

б. Как переключить асинхронный электромотор со звезды на треугольник?

7. Для чего служит трансформатор?

8. Объясните принцип действия трансформатора.

‘9. Что такое коэфициент трансформации?

10. Как можно преобразовать переменный ток в постоянный?

11. Что такое мотор-генератор?

12. Объясните принцип действия ртутного выпрямителя.

13. Объясните устройство и работу купроксного выпрямителя.

14. Объясните устройство в работу селенового выпрямителя.
Приложение I

СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

Для электрических и магнитных измерений в электротехнике применяется
несколько систем единиц, каждая из которых имеет определеннее преиму-
щества и недостатки по сравнению с другими. Пользование различными си-
стемами единиц измерения сопряжено с неудобствами как при электротехни-
ческих расчетах, так и в практике измерений.

Абсолютная практическая электромагнитная система единиц, принятая
для пользования в Советском Союзе, исключает эти неудобства. В этой си-
стеме в качестве основных единиц принят^: 1 метр (1 л) — единица длины,
1 килограмм (.1 кг)—единица массы, 1 секунда (1 сек)—единица- времени,
1 ампер (1 а)—единица электрического тока. Наименование этой системы
сокращенно обозначается символом МКСА, где М обозначает метр, К — кило-
грамм, С — секунда, А —ампер. .

Остальные единицы измерения электрических и магнитных величин явля.
ются производными единицами от основных единиц системы МКСА.

АБСОЛЮТНАЯ ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ
СИСТЕМА МКСА1

Наименование и определение единиц системы МКСА

Наименование '? 1 Сокращенные обозначения Определение
русским алфавитом латинским (греческим) алфавитом
I. Основные единицы Единица дли ны Единица длины, определяе- мая платино-ирндиевой мерой, носящей знак 28 и являющейся государственным эталоном длины СССР. Единица массы, определяе- мая платино-иридиевой мерой, носящей знак 12 и являющейся государственным эталоном массы СССР.
Метр Единица массы М т i
Килограмм кг

1 По указанию № 43/0 от 7 января 1950 г. Комитета по делам мер и из-
мерительных приборов при Совете Министров Союза ССР все электрические
и магнитные величины выражены в абсолютной практической системе еди-
ниц МКСА. а не в абсолютной системе единиц MKSM, которая была
опубликована 13 апреля 1948 г. приказом. ЗД 56 Комитета.
Наименование Сокращенные обозначении Определение
русским алфавитом латинским (греческим) алфавитом
Единица времени Секунда сек или с sec ИЛИ 5 Единица времени (среднего солнечного времени),' равная ста шестнадцати миллионам пятидесяти семи тысячам шестьсот двадцати восьмидеся- тибиллионным (0,0000116057628) средних звездных суток. Сред- ние звездные сутки есть про- межуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями средней точки весеннего равноденствия.
Единица электри- ческого тока Ампер а А Неизменяющийся. электри- ческий ток, который, протекая по каждому из двух беско- нечно длинных параллельных прямолинейных проводников ничтожно малого кругового сечения, расположенных на расстоянии 2 метра один от другого в безвоздушном про- странстве, создает между этими проводниками, на каждый метр их длины, силу взаимодей- ствия, которая массе в одну десятимиллионную (0,0000001) килограмма сообщает ускоре- ние в 1 метр на секунду в квадрате.
II. Механические единицы Единица скорости Метр в секунду м[сек m/sec Скорость равномерно и прямолинейно движущейся точки, перемещающейся на 1 метр в 1 секунду.
Единица ускоре- ния Метр на секунду в ква- драте м{сек2 m/sec2 Ускорение равномерно-уско- ренно и прямолинейно дви- жущейся точки, скорость ко- торой изменяется на 1 метр в 1 секунду.
Единица силы Ньютон н п Сила, сообщающая массе в 1 килограмм ускорение в 1 метр на секунду в ква- драте.

Примечание. Сила — 1 ньютон = 10s дин = 0,102 килограмма (силы).

Работа — 1 джоуль = 1 ньютон X 1 метр = 105 дин ХЮ2 сантиметров=

= 107 эргов. z
Наименование Сокращенные обозначения Определение
русским алфавитом латинским (греческим^ алфавитом
Единица работы Джоуль или ватт- секунда Единица мощности Ватт III. Электрические и магнитные единицы Единица электри- ческого тока Ампер Единица количе- ства электриче- ства Кулон, или ампер- секунда Единица разности электрических по- тенциалов, элек- трического напря- жения и электро- движущей силы Вольт Единица эдектр и- 5е ского сопроти- вления Ом дж вт-с вт к а к а-с в ом J W-S w А с A-s V 2 Работа, производимая силой в 1 ньютон при перемещении точки приложения этой силы на 1 метр по ее направлению. Мощность, при которой в течение 1 секунды равно- мерно производится работа в 1 джоуль. Сила неизменяющегося электрического тока, который, протекая по каждому из двух бесконечно длинных парал- лельных прямолинейных про- водников ничтожно малого кругового сечения, располо- женных на расстоянии 2 метра один от другого в безвоздуш- ном пространстве, создает между этими проводниками, на каждый метр их длины, силу взаимодействия в 10“7 силы, сообщающей массе в 1 килограмм ускорение в 1 метр на секунду в ква- драте. Количество эяектричества, протекающее через попереч’ ное сечение проводника в те- чение 1 секунды при неизме- няющемся токе в 1 ампер. Разность электрических по- тенциалов между двумя точ- ками линейного проводника, по которому протекает неиз- меняющийся электрический ток в 1 ампер, когда мощность, потребляемая между этими точками, равна 1 ватту. Электрическое сопротивле- ние между двумя точками ли- нейного проводника, в кото- ром неизменяющаяся разность электрических потенциалов между этими точками 1 вольт производит электрический ток в 1 ампер.
Наименование Сокращенные обозначения Определение
русским алфавитом латинсрим (греческим) алфавитом
Единица электри- ческой емкости Фарада Единица магнит- ного потока Вольт-секунда Единица магнит- ной индукции Вольт-секунда на ква- дратный метр Единица индук- тивности и взаим- ной индуктив- ности Генри Единица магнито- движу щ е й с и л ы Ампер или ампер-виток Единица напря- женности магнит- ного поля (магнитной силы) Ампер на метр ф в-сек 6-сек/лР гн а а-в а/м F V-S v-s/m? Н А A-w А[т Электрическая емкость кон- денсатора, между обкладками которого существует разность электрических потенциалов 1 вольт, когда он заряжен количеством электричества 1 кулон. Магнитный поток, при убы- вании которого до нуля коли- чество электричества, проте- кающее сквозь поперечное сечение неразветвленной ли- нейной электрической цепи, сцепленной с эт^им потоком и имеющей сопротивление в 1 ом, протекает количество электри- чества, равное 1 кулбну. Магнитная индукция, при которой магнитный поток через поверхность 1 квадрат- ный метр, расположенную в равномерном магнитном поле перпендикулярно линиям маг- нитной индукции, равен 1 вольт-секунде. Индуктивность электриче- ской цепи, с которой сце- пляется магнитный поток само- индукции в 1 вольт-секунду при неизменяющемся электри- ческом токе в цепи, равном 1 амперу. Взаимная индуктив- ность двух электрических це- пей, с одной из которых сце- пляется магнитный поток вза- имной индукции в 1 вольт- секунду при неизменяющемся токе в другой цепи, равном 1 амперу. Магнитодвижущая сила вдоль замкнутого контура, однократно сцепленного с электрической цепью, по ко- торой протекает ток в 1 ампер. Напряженность магнитного поля в однородной и изотроп- ной среде на расстоянии 2 метра от бесконечно длин- ного прямолинейного провод- ника ничтожно малого круго- вого сечения, по которому протекает ток в 1 ампер.
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
И МАГНИТНЫХ ВЕЛИЧИН

В свое время были воспроизведены вещественные образцы существующих
практических единиц измерения электрических и магнитных величин, и они
были приняты в качестве эталонов в так называемой международной прак-
тической системе единиц.

Между абсолютными МКСА и международными единицами существуют

следующие соотношения:

1 международный джоуль = 1,00020 абсолютного джоуля

1 международный ватт = 1,00020 абсолютного ватта

1 международный ампер = 0,99985 абсолютного ампера

1 международный кулон =0,99985 абсолютного кулона

1 международный вольт = 1,00035 абсолютного вольта

1 международный ом = 1,00050 абсолютного ома

1 международная фарада = 0,99950 абсолютной фарады

1 международный вебер = 1,00035 абсолютной вольт-секунды

1 международный генри = 1,00050 абсолютного генри

Примечания: 1. Международный ампер — сила неизменяющегося
электрического тока, который отлагает на катоде 0,001118 грамма серебра
в секунду, проходя через водный раствор азотнокислого серебра.

2. Международный ом — сопротивление, при неизменяющемся электриче-
ском токе и при температуре тающего льда, ртутного столба длиной
106,30 сантиметра, имеющего сечение, одинаковое по всей длине, и массу
14,4521 грамма.

АБСОЛЮТНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ

В системе единиц CGSpo, применяемой в разного рода теоретических
исследованиях в области электромагнитных явлений, принимается за еди-
ницу длины сантиметр (1 см), за единицу массы масса одного грамма (1г),
за единицу времени секунда (1 сек). Магнитная проницаемость в этой си-
стеме единиц является числом отвлеченным и для вакуума принимается рав-
ной единице.

Но = 1-

В нижеприводимой таблице указаны соотношения между единицами
систем.

ТАБЛИЦА

Соотношение между основными единицами систем МКСА и CGSpo

Наименование величины Единица системы МКСА Множитель для перехода к единицам системы CGSp.o
Время секунда 1
Длина метр 100 см
количество электричества кулон 0,1
Сила тока ампер 0,1
Электрическое сопротивление ом 10»
Напряжение вольт 108
Электрическая емкость фарада 10-э
Магнитный поток вольт-секунда 103
Напряженность магнитного поля .... ампер 10-3
метр
Магнитная индукция вольт-секунда 10*
кв. метр
Наименование величины Единица системы МКСА Множитель - для перехода к единицам системы CGSp.e
Индуктивность генри 109
Магнитодвижущая сила ампер (ампер-виток) IO"1
Сила ньютон 10е
Энергия (работа) джоуль 107
Мощность ватт Ю7

Примечания: 1. В таблице приведены множители для перехода от си-
стемы МКСА при нерационализированной форме уравнений к системе CGSpg
при нерационализированной форме уравнений.

2. В системе единиц CGSp0 установлены только следующие наименова-
ния единиц:

1. Максвелл (мкс, Мх) — для единицы магнитного потока;

1 в-сек = 108 мкс.

2. Гаусс (гс; Gs)— для единицы магнитной индукции;

3. Гильберт (гб; Gb) — для единицы магнитодвижущей силы;

1 а-b = 10”1 гб.

4. Эрстед (э; Оё) — для единицы напряженности магнитного поля;

1 — = 10“3 э.
м

Кратные и дольные единицы

Наименование кратных и дольных единиц образуется путем прибавления
соответствующих приставок к наименованиям единиц измерения величин.
В нижеследующей таблице приведены наименования этих приставок.

Наименование Отношение’ к главной единице Сокращенное обозначение
русским алфавитом латинским' (греческим) алфавитом
Пико Ю-12 п Р
Нано 10~9 Н п
Микро 10~6 МК I*
Милли 10“3 м пг
Санти 10~2 с с
Деци 10“’ д d
Дека 10 да da
Гекто 102 2 h.
Кило 103 к k
Мега 106 М M
Гига Ю9 Г G
Тера 1012 т T
Приложение 2

.ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ НА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМАХ И ПРИБОРАХ

— Постоянный ток

Переменный ток

.. Провод. Стрелка указывает направление тока в проводе

Два непересекающихся
собой электрического

провода, т. е. не имеющих между
соединения

Два пересекающихся и соединяющихся между собой про-
вода

Ответвление одного' провода от другого

Соединение провода с массой. Под .массой понимается ме-
таллическая часть какой-либо машины, например шасси
автомобиля

Обозначение направления тока в сечении провода. Точка
(острие стрелки) — ток идет из-за плоскости рисунка
к нам. Крестик (хвост стрелки) — ток идет от нас за
плоскость рисунка

Выключатель или однополюсный рубильник

Двухполюсный рубильник

.Трехполюсный рубильник
25А

Плавкий предохранитель. Цифра у предохранителя указы-
вает ток, на который он рассчитан

Лампочки накаливания

Переключатель на два направления

Ампер,метр

Вольтметр

Ваттметр

Гальванометр

Конденсатор постоянной емкости

Конденсатор переменной емкости

Гальванический элемент или аккумулятор

Батарея, составленная из нескольких последовательно со-
единенных гальванических элементов или аккумуляторов

Батарея, составленная из нескольких параллельно соеди'
ненных гальванических элементов или аккумуляторов

Батарея, составленная из смешанно соединенных гальвани-
ческих элементов или аккумуляторов'

зи)
НШШЛЛППго

или Постоянное сопротивление

Реостат (переменное сопротивление)

Катушка без железного сердечника. Обозначение приме-
няется для соленоидов, дросселей высокой частоты и ка-

тушек самоиндукции (индуктивности)

Катушка с железным сердечником. Обозначение приме-
няется для дросселей низкой частоты

Электромагнит

Трансформатор высокой частоты (без железного сердечника)

Трансформатор низкой частоты (с железным сердечником)

Сериесный генератор (электромотор). Якорь обозначается
кружком; обмотка возбуждения независимо от числа по-
люсов— одной спиралью

Шунтовый генератор (электромотор)

Компаундный генератор (электромотор)

Выпрямительный элемент (для купроксных и селеновых вы-
прямителей)
ОБОЗНАЧЕНИЕ НА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРАХ

Электромагнитный прибор

Магнитоэлектрический прибор

Тепловой прибор

Электродинамический прибор

Прибор предназначен для работы в вертикальном положе*
НИИ

Прибор предназначен для работы в горизонтальном поло-
жении

Пробивное напряжение в тысяча^ вольт. Напряжение, ко-
торое выдерживает изоляция прибора относительно его
корпуса

Прибор технический. При других буквах в кружке: Л — ла-
бораторный, К. — контрольный, У — прибор-указатель

Марка завода, изготовившего прибор («Электроприбор»)-
ПРОВОДНИКИ

Медь. Медь является основным металлом, используемым в электротех-
нике в качестве проводника электрического тока. В природе медь чаще всего
встречается в виде руды, называемой медным колчеданом. Добытая из руды
медь содержит большое количество примесей: железа, никеля, свинца, сурьмы
и т. д. Для очистки меди от вышеуказанных примесей она подвергается элек-
тролизу в специальных ваннах. Такая медь называется электролити-
ческой и применяется для изготовления проводов. Очень часто поэтому
электролитическую медь называют проводниковой медью.

Удельный вес меди 8,9. Температура плавления 1 083°. Удельное сопро-
тивление 0,0178 (при 20°).

В зависимости от способа обработки медь получается различной твердости.
Мягкая отожженная медь применяется для изготовления обмоточных
и монтажных проводов и электрических кабелей. Полутвердая медь
с неполным отжигом находит применение для воздушной проводки и, нако-
нец, твердая медь идет на изготовление контактных проводов трамвая,
троллейбуса и электрических железных дорог. Повышенная твердость меди,
применяемой для контактных проводов, предохраняет провода от ускоренного
износа токоприемниками. Твердая медь применяется также для изготовления
коллекторных пластин в электрических машинах.

Алюминий. Алюминий — металл серебристо-белого цвета. После меди
является наиболее важным металлом для изготовления проводов. Добывается
алюминий из горной породы — бокситов (род глины). Из бокситов химическим
путем получают вначале чистую окись алюминия (глинозем), из которой элек-
тролитическим путем получается металлический алюминий.

Удельный вес литого алюминия 2,64, вальцованного 2,7. Температура
плавления 658°. Удельное сопротивление 0,028.

На воздухе алюминий быстро покрывается с поверхности пленкой окиси,
которая предохраняет остальной металл от окисления. Обработке алюминий
поддается хорошо. Применяется алюминий главным образом для изготовления
голых многожильных проводов высоковольтных линий передач, изолированных
проводов, предназначенных для работы на низком напряжении, и токопрово-
дящих жил кабелей. Особое применение получили сталеалюминиевые кабели,
жила которых скручена из алюминиевых и стальных проволок. Алюминий
не паяется, а для соединения отдельных проволок приходится применять спе-
циальные зажимы или другие винтовые приспособления.

Бронза. Бронзой называется сплав меди с какими-либо другими метал-
лами, прибавляемыми к ней в небольших количествах. Наибольшее приме-
нение находят следующие сорта бронз.

Фосфористая бронза со следующим составом: 3—6% олова, 0,05 —
0,13% фосфора и остальное медь. Применяется фосфористая бронза для
изготовления антенного канатика и арматуры высоковольтных линий.
Кремнистая бронза со следующим составом: 1% олова, 0,05%
кремния и остальное медь. Применяется для телеграфных проводов, кон-
тактных проводов трамвая и электрических железных дорог.

Чугун, сталь и железо. Эти металлы представляют собой химический
элемент Fe (железо), встречающийся в природе в виде так называемых же-
лезных руд. При обработке железных руд получаются чугун, сталь и железо,
отличающиеся друг от друга количеством содержащегося в них углерода.

Чугун — сплав железа, содержащий от 3 до 4% углерода. Кроме того,
в чугуне содержится некоторое количество кремния, марганца, фосфора и серы.
Удельный вес чугуна в зависимости от сорта колеблется от 7 до 7,7. Темпе-
ратура плавления 1100—1300°. В электротехнике чугун применяется для
отливки корпусов и крышек электрических машин, для изготовления арма-
туры высоковольтных изоляторов и т. д.

Сталью называется сплав железа, содержащий от 0,2 до 1,7% угле-
рода, способный принимать закалку. Сталь применяется в электротехнике как
для изготовления частей электрических машин (корпуса, вала), так и в ка-
честве магнитного материала для образования магнитопровода в электрических
машинах и приборах. В магнитном отношении стали делятся на магнитно-
мягкие и магнитно-твердые.

Магнитно-мягкие стали содержат незначительное количество углерода
(около 0,25%). Применяются в виде отливок (литая'-сталь) или листов (листо-
вая электротехническая сталь) при] изготовлении корпусов генераторов и элек-
тромоторов, сердечников якорей, трансформаторов, электромагнитов и т. д.

Магнитно-твердые стали содержат до 1,7% углерода и применяются для
изготовления постоянных магнитол. Кроме этого, эта сталь применяется для
изготовления телефонных и телеграфных проводов. Для предохранения сталь-
ных проводов от коррозии они подвергаются оцинковке.

Железом называется сплав, содержащий не более 0,2% углерода и не
принимающий закалки. Чистое железо в технике совершенно не применяется.
Обычно не принято выделять железо из группы стали, так как трудно уста-
новить грань между ними. Однако в техническом обиходе термин «железо»
чрезвычайно распространен и очень часто применяется даже к мягким сортам
стали. Удельный вес железа 7,8. Температура плавления около 1500°. Удель-
ное сопротивление 0,12. Область. применения в электротехнике та же, что
и у магнитно-мягкой стали. Кроме того, железо используется для бронировки
электрических кабелей и проводов.

Цинк. Цинк представляет собой голубовато-белый металл кристалличе-
ского строения с сильным блеском. Добывается из руды, представляющей
собой сернистые и углекислые окислы цинка. Удельный вес цинка колеблется
в пределах 6,9—7,2. Температура плавления 419°. Удельное сопротивление
0,058. Цинк применяется в электротехнике для оцинковки воздушных же-
лезных проводов и железной брони проводов, а также для изготовления отри-
цательных электродов гальванических элементов.

Олово. Олово — мягкий металл серебристо-белого цвета. Добывается из
оловянных руд. Удельный вес олова 7,28. Температура плавления чистого
олова 232°. Удельное сопротивление 0,14. В электротехнике олово применяется
для изготовления оловянной фольги (станиоль) и для лужения и пайки мед-
ных проводов.

Свинец. Свинец — мягкий тяжелый металл серебристо-белого цвета, быстро
темнеющий на воздухе. Добывается путем обработки руды, называемой, свин-
цовым блеском (PbS). Удельный вес свинца 11,25. Температура плавления
327°. Удельное сопротивление 0,23. Применяется для изготовления пластин
аккумуляторов. В этом случае для увеличения механической прочности
к свинцу добавляется около 6% сурьмы. Свинец довольно хорошо противо-
стоит коррозии, благодаря чему широко используется для защиты электри-
ческих кабелей и проводников.

Вольфрам. Применяется преимущественно в виде проволоки для изго-
товления волосков ламп накаливания и радиоламп. Удельный вес вольфрамо-
вой проволоки 19,3. Температура плавления 3400°. Удельное сопротивле-
ние 0,056.
Платина. Ввиду крайне высокой стоимости платины область ее примене-
ния в электротехнике ограничена. В чистом виде платина идет на изготовле-
ние контактов в ответственных участках цепи. Иногда в этом, случае при-
меняют сплав, состоящий из 75% платины и 25% иридия. Удельное сопро-
тивление платины 0,091.

Никель. Никель — металл белого (серебристого) цвета. Очень трудно
окисляется. Удельный вес никеля 8,9. Температура плавления 1455°. Удельное
сопротивление 0,069. Применяется для изготовления пластин железо- и кад-
миево-никелевых аккумуляторов. Очень широко используется также как по-
кровный металл, предохраняющий детали от окисления (никелировка).

Латунь. Латунь — сплав меди с цинком. Как токопроводящий металл
используется в электротехнике очень редко; употребляют ее лишь для изго-
товления различной арматуры.

Реостатные сплавы. Реостатными сплавами называются сплавы различных
металлов, обладающие большим удельным сопротивлением. Проволока, изго-
товленная из этих сплавов, применяется для реостатов, нагревательных при-
боров и дополнительных сопротивлений.

Из большого количества различных реостатных сплавов наибольшее при-
менение находят:

1. Никелин — сплав никеля, железа, кремния и марганца.

2. Манганин — сплав меди, никеля и марганца.

3. Константан — сплав меди, никеля и марганца.

4. Нихром — сплав железа, никеля и хрома.

Удельные сопротивления перечисленных сплавов приведены в табл. 6. Кон-
стантан обладает способностью почти не изменять своего сопротивления при
нагревании. Нихром свободно выдерживает температуры свыше 500°, почему
и используется главным образом для нагревательных приборов.

Электротехнический уголь. Любое изделие из угля составляется из трех
частей:

1) углеродного материала, являющегося основой (антрацит, кокс, древес-
ный уголь, нефтяной кокс и т. д.);

2) связывающего вещества (продукты перегонки каменного угля — смолы,
пеки);

3) специальных примесей.

После прокаливания основного углеродного материала его подвергают раз-
молу, а затем в него добавляются связывающие вещества, и из этой массы
производится формовка необходимого изделия. Уголь применяется для изго-
товления электродов электрических печей, анодов, гальванических элементов,
частей микрофонов и щеток электрических машин. В последнем случае к углю
при необходимости добавляют медь или графит.
НЕПРОВОДНИКИ (ИЗОЛЯТОРЫ) И ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Каучук. Каучук получается из сока каучуконосных растений. В СССР
наибольшее распространение получили каучуконосные растения — кок-сагыз,
тау-сагыз, крым-сагыз и др.

Каучук, полученный из сока растений, называется каучуком расти-
тельным, кроме которого существует еще каучук синтетический,
т. е. получаемый искусственным путем. Различными способами из сока
выделяют комочки каучука, которые после соответствующей обработки при-
нимают форму листов, пластинок и т. д. В таком виде каучук очень эласти-
чен, легче воды и имеет, в зависимости от примесей, цвет от светлого до
темного, почти черного.

Каучук для воды непроницаем.

В чистом виде каучук почти не применяется, так как подвержен дей-
ствию воздуха. Очень большое применение находят соединения каучука с се-
рой и красящими веществами. Процесс соединения каучука с указанными ве-
ществами, производимый при нагревании, называется вулканизацией.
Полученный в результате вулканизации продукт носит название вулканизи-
рованного каучука, или резины.

Свойства резины зависят от количества введенной в каучук серы. Резина
с малым содержанием серы называется мягкой резиной.

При содержании серы свыше 25% продукт называется твердой ре-
зиной, или эбонитом.

Мягкая резина применяется главным образом для покрытия сплошной
трубкой электрических проводов, для изготовления изоляционных трубок
и т, д. Твердая резина (эбонит) идет на изготовление изоляционных прокла-
док, втулок, панелей и других деталей, которые должны обладать высокими
изоляционными свойствами. Твердая резина хорошо обрабатывается на стан-
ках и полируется. Недостаток каучука и его продуктов — боязнь огня.

Синтетический каучук (СК), по производству которого СССР занимает
первое место в мире, может быть получен различными путями. Промышлен-
ное производство синтетического каучука освоила раньше всех наша страна.
Сырьем для этого производства служит винный спирт, получаемый из кар-
тофеля.

Фарфор. .Фарфор представляет собой керамическую массу, состоящую из
50% каолина, 25% кварца и 25% полевого шпата (состав примерный). Обож-
женные кварц и полевой шпат вместе с очищенным коалинюм поступают в сме-
сительный чан с водой. Полученная в чане масса идет после соответствующих
операций на формовку необходимых изделий. Высушенные изделия покры-
ваются глазурью и подвергаются обжигу при температуре 1350—1400°. При-
меняется фарфор для изготовления изоляторов различных типов и разного
установочного материала.

Отдельно следует упомянуть о применении керамической массы для изо-
ляторов запальных свечей колесных и гусеничных машин.

Высокая температура, при которой должны работать изоляторы свечи, предъ-
являет к материалу, из которого они изготовляются, повышенные требования.
Наибольшее распространение для указанной цели получили так назы-
ваемые стеатитовые массы, основу которых составляет тальк, к которому
добавляется пластическая глина и минерал корунд. Обжигается стеатит при
1300—1400°.

Стекло. Стекло получается в результате сплавления кремнезема (чистого
песка), дающего основную прозрачную массу, к которому для плавкости до-
бавляют поташ, соду и сульфат. В электротехнике стекло применяется глав-
ным образом как материал для изготовления изоляторов в установках низкого
напряжения, баллонов ламп накаливания, колб ртутных выпрямителей и т. д.

Асбест. Асбест — минерал, имеющий волокнистое строение. Применяется
в электротехнике для изготовления пряжи, идущей на изоляцию обмоточных
проводов, ленты для изоляции обмоток и как наполнитель для прессованных
изделий из пластмасс. Асбест хорошо выдерживает действие высокой темпе-
ратуры, вследствие чего асбестовый картон находит широкое применение в ка-
честве основы, на которой располагается проволока нагревательных приборов.

Мрамор. Мрамором называется кристаллический известняк, добываемый
в горах. Наиболее известные месторождения мрамора в СССР находятся на
Урале, в Средней Азии и на Кавказе.

Глыба мрамора, вынутая из карьера, распиливается на распиловочных за-
водах на бруски и плиты, которые затем шлифуются.

Применяется мрамор в электротехнике главным образом для распредели-
тельных досок и щитков. Основной недостаток мрамора — большая гигроско-
пичность.

Шифер. Шифер — горная порода темного цвета. Для электротехнических
целей применяется т«к называемый слюдистый шифер как более плотный
и менее гигроскопичный, который идет на изготовление распределительных
досок, щитков и как основа для реостатов, рубильников, предохранителей и т. д.

Слюда. Слюда представляет собой минерал, встречающийся в природе
в виде залежей. Кристаллы слюды способны расщепляться на очень тонкие
пластинки — до 0,007 мм. Обладая очень высокими изоляционными свой-
ствами, слюда находит широкое применение в электрических машинах и при-
борах.

Способность выдерживать, не изменяя своих свойств, температуру до 600°
дает возможность использовать слюду в качестве основы для размещения
на ней проволоки в электронагревательных приборах.

Миканит. Миканит представляет собой искусственный фабрикат, получен-
ный путем склейки при помощи лаков или других веществ тонко расщеплен-
ных пластинок натуральной слюды. В зависимости от процентного содержа-
ния лака миканит делится на твердый и гибкий.

Твердый миканит применяется главным образом для изоляции коллек-
торных пластин электрических машин, а мягкий для изоляции обмоток ма-
шин и трансформаторов. Кроме того, изготовляется так называемый жаро-
стойкий миканит, склеенный специальными веществами, используемый главным
образом для электронагревательных приборов.

Бакелит и карболит. Оба эти вещества родственны друг' другу и яв-
ляются результатом взаимодействия фенолов или креозолов (продукты пере-
гонки каменного угля) с формалином (продукт перегонки древесины). Если
к этому соединению добавить для ускорения реакции щелочь, получится
продукт, называемый бакелитом. При прибавлении к соединению кислоты
получаемый продукт называется карболитом.

Бакелит и карболит легко растворяются в спирте, давая изоляционные
лаки: бакелитовый и карболитовый.

Если бакелит или карболит нагревать, они перейдут в твердое не-
растворимое состояние, приобретая хорошие механические свойства и не теряя
изоляционных свойств. .

Пластические массы. Пластические массы нашли самое широкое распро-
странение в технике в качестве заменителей цветных и черных металлов и за-
менителей многих дорогих изоляционных материалов.

По своему составу пластические массы чрезвычайно разнообразны, но
в основном каждая из них состоит из наполнителей и связую-
щего вещества.
В качестве наполнителей используются размельченные в необходимой сте-
пени мелкие волокна, мука из минералов (асбест, тальк, каолин), древесина
и. т. д. Связующими веществами являются асфальты, бакелит, карболит, жид-
кое стекло и всевозможные эфиры клетчатки.

Порошки наполнителей при введении в них связующих веществ подвер-
гаются давлению в нагретом состоянии в соответствующих формах, имеющих
конфигурацию необходимой детали. Благодаря тому что перед формовкой
масса находится в порошкообразном состоянии, в нее- можно ввести различ-
ные’ металлические детали (втулки, контакты, зажимы) и запрессовать.

Бумага. Бумага, применяющаяся для изоляционных целей, приготовляется
из оболочки растительных клетчаток древесины, из которой удалены химиче-
ским путем соки. Древесина используется только хвойных пород, и при изго-
товлении бумаги волокна ее не проклеиваются. Бумага разделяется на сле-
дующие сорта: кабельная бумага толщиной 0,12 мм, идущая для изо-
ляции металлических жил кабелей; гетинаксовая бумага, применяемая
для изготовления изоляционного материала гетинакса, толщиной 0,07 мм, если
гетинакс предназначен для изготовления Цилиндров, и 0,12 мм при изготовле-
нии из него пластин и плит; конденсаторная бумага, идущая в ка-
честве диэлектрика в конденсаторах, изготовляется из льняного волокна
и имеет толщину 0,012 мм.

, Хлопчатобумажные пряжа и ленты. Хлопчатобумажная пряжа изгото-
вляется из волокон хлопчатника и разделяется на крученую и некрученую.
Применяется в качестве обмоточного и оплеточного материала для проводов,
идущих для обмоток электрических машин, изоляционных шнуров и силовых
проводов. Из хлопчатобумажной пряжи изготовляется большинство изоля-
ционных лент и тканей. Раньше в качестве обмоточного материала для про-
водов применялся натуральный шелк. Сейчас он используется только в ка-
честве обмотки для самых тонких проводов ответственных измерительных
приборов, а во всех других случаях заменяется искусственным шелком.

Лакированные ткани. Для увеличения изоляционных свойств тканей
и уменьшения гигроскопичности применяют покрытие их изоляционными ла-
ками. Наибольшее распространение из лакированных тканей получили кембрик
и эксцельсиор. Кембрик — хлопчатобумажная ткань, покрытая масляным,
льняным или асфальтовым лаком. Эксцельсиор получается в резуль-
тате покрытия лаком шелковой ткани.

Гетинакс и текстолит. Изоляционная бумага, склеенная в несколько слоев
бакелитовым лаком с последующим нагревом, дает изоляционный материал,
называемый гетинаксом, или изолитом. Если же бумагу заменить
хлопчатобумажной пряжей, склеенной бакелитовым лаком, продукт будет но-
сить название текстолита. Применяются гетинакс и текстолит для изго-
товления изоляционных втулок панелей проходных и опорных изолято-
ров и т. д.

Прессшпан — бумажный материал без клея, пропитанный льняным маслом
и имеющий глянцевитую поверхность. Применяется прессшпан для изготовле-
ния каркасов и щек катушек, на которые затем наматывается обмотка. Основ-
ной недостаток его как изоляционного материала — большая гигроскопичность.

Фибра. Фибра представляет собой бумажный картон, обработанный хло-
ристым цинком, затем подвергнутый большому давлению. Область применения
и недостатки такие же, как и у прессшпана.

Парафин. Парафин — вещество белого цвета. В зависимости от сорта
цвет может изменяться от полупрозрачного до молочно-белого. Добывается
парафин из нефти, смолы, бурого угля, торфа и сланцев. В электротехнике
применяется главным образом для пропитки бумаги, заливки ленточных кон-
денсаторов и т. д.

Канифоль. Канифоль (гарпиус) получается из смолы обычных хвойных
деревьев: сосны, ели, пихты и др. Нормально канифоль желто-красного цвета
со стеклянным блеском. Температура плавления 100—130°. Применяется в элек-
тротехнике для приготовления компаундных изоляционных масс, изоляцион-
ных лаков и для пайки медных проводов.

Минеральные масла. Минеральные масла являются продуктами перегонки
нефти. Применяются в трансформаторах, где служат средой, воспринимаю-
щей тепло от обмоток и отдающей его стенкам кожуха, при этом одновре-
менно масло дополнительно изолирует систему обмоток; в, реостатах, где
используется для охлаждения; в электрических кабелях, масляных выклю-
чателях и т. д.

Асфальт. Асфальт встречается в природе в виде залежей и представляет
собой смолистое вещество. Имеет черный цвет, в изломе блестящ. Плавится
при температуре 120—180°. Натуральный асфальт действию кислот не под-
дается. Большое распространение получил в настоящее время искусственный
асфальт — результат переработки нефти и каменноугольного дегтя. Искус-
ственный асфальт в отличие от натурального подвержен действию кислот.
Применяется асфальт для приготовления пропиточных и заливочных изоля-
ционных смесей и лаков.

Шеллак. Шеллак представляет собой смолу некоторых тропических расте-
ний, вытекающую при укусе молодых побегов этих растений особыми насе-
комыми. После обработки шеллак имеет вид мелких чешуек светлокоричне-
вого цвета. Температура плавления 100—120°.

При растворении в спирте образует шеллачный лак. Применяется
для пропитки бумаги, склейки слюды и покрытия готовых обмоток. Шеллак
гигроскопичен, нестоек против масла и боится длительного нагрева.

Асфальтовый лак. Асфальт, растворенный в том или ином растворителе,
носит название асфальтового лака. Масляный асфальтовый лак получается
в результате растворения асфальта в масле или в другом нелетучем раство-
рителе. Применяется для покрытия изоляции проводов и готовых обмоток.
Асфальтовый лак^дает плотную и эластичную пленку с хорошими изоляцион-
ными свойствами. Асфальтовый лак с летучими растворителями (бензол, бен-
зин) хорошо проникает в поры покрываемой им изоляции, а поэтому приме-
няется для первичной пропитки.

Эмалевый лак. Применяется для изоляции обмоточных проводов, вместо
шелка и хлопчатобумажной пряжи. Состав лака следующий: льняное вареное
масло, тунговое масло, резинат кальция, гильсонит и керосин. Лак этого
состава очень эластичен, выдерживает температуру до 150°, совершенно не-
гигроскопичен и дает очень тонкий изоляционный слой. Этим же лаком покры-
вают иногда пластинки трансформаторного и динамного железа.
ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА

Применяемые в электротехнике изолированные провода разделяются по
своему назначению на две группы: обмоточные и монтажные провода.

Обмоточные провода. Обмоточные изолированные провода предназначены
для обмоток электрических машин и аппаратов. В приводимой ниже таблице
даются маркировка обмоточных проводов и выполнение их изоляции.

Марки обмоточных проводов

Марка Тип Выполнение
пшо Провод с шелковой одинарной изоляцией Медная жила, обмотанная одним слоем шелковой пряжи
пшд Провод с шелковой двойной изоляцией Медная жила, обмотанная двумя слоями шелковой пряжи. Один слой в одном направлении, а другой — в противоположном
ПВО Провод с хлопчатобу- мажной одинарной изоля- цией То же, что и у ПШО, только вместо шелка — хлопчатобумажная пряжа
ПБД Провод с хлопчатобу- мажной двойной изоля- цией То же, что и у ПШД, но вместо шелка — двойной слой хлопчатобу- мажной пряжи
ПЭ Провод эмалированный Медная жила, покрытая горячим способом слоем эмали
ПЭЛ Провод эмалированный для обмоток, покрываю- щихся лаком Выполнение то же, что и у провода ПЭ. Особенность эмалевого слоя про- вода ПЭЛ — более повышенная стой- кость к бензину
пэс Провод эмалированный специальный Медная жила, покрытая горячим способом слоем эмали. Изготовляет- ся специально для приборов зажига- ния колесных и гусеничных машин
ПЭ Б О Провод эмалированный с хлопчатобумажной оди- нарной изоляцией Медная жила, покрытая слоем эма- ли, поверх которой нанесена обмотка из одного слоя хлопчатобумажной пряжи
Марка Тип Выполнение
ПЭБД Провод эмалированный с хлопчатобумажной двойной изоляцией Медная жила, покрытая слоем эма- ли, поверх которой нанесена обмотка из двух слоев хлопчатобумажной пряжи
ПЭЛБО Провод эмалированный для обмоток, покрываю- щихся лаком. Поверх эмали — слой хлопчато- бумажной одинарной пряжи Выполнение то же, что и у провода ПЭЛ. Поверх эмали нанесена обмотка из одного слоя хлопчатобумажной пряжи
ПЭЛБД Провод эмалированный для обмоток, покрываю- щихся лаком. Поверх эмали — хлопчатобумаж- ная двойная изоляция Выполнение то же, что и у провода ПЭЛ. Поверх эмали нанесена обмотка из двух слоев хлопчатобумажной пряжи
ПЭКБО Провод эмалированный константановый с хлопча- тобумажной одинарной изоляцией Жила изготовлена из константана, сверху покрыта слоем эмали и поверх ее одним слоем хлопчатобумажной пряжи. Применяется для обмоток, ко- торые должны иметь большое сопро- тивление

Монтажные провода. Монтажные изолированные провода предназначены
для производства соединений между источниками электрической энергии
и потребителями, а также различными приборами и аппаратами. В приводи-
мых ниже таблицах дается маркировка наиболее распространенных монтаж-
ных проводов и их конструкция.

Марки монтажных проводов

Марка Тип Выполнение Назначение
АОЛ Провод автомо- бильный, одно- жильный, в лакиро- ванной оплетке Жила провода свита из медных луженых прово- лочек, обмотана хлопча- тобумажной пряжей и покрыта слоем вулкани- зированной резины. По- верх резиновой изоляции наложена оплетка из хлопчатобумажной пря- жи, покрытая лаком Для соединения приборов освеще- ния и сигнализации автомобилей (со стороны низкого напряжения)
Марка Тип Выполнение Назначение
доли Провод автомо- бильный, одно- жильный, в лаки- рованной оплетке, бронированный То же, что и у провода АОЛ, только поверх ла- кированной оплетки на- несена броня из стальных оцинкованных проволочек То же, что и про- вода АОЛ. Броня служит для защи- ты провода от ме- ханических повре- ждений и одновре- менно может вы- полнять роль эк- рана, уменьшающе- го помехи на при- емник радиостан- ции
АСО Провод автомо- бильный, одно- жильный, стартер- ный, в пропитанной оплетке Жила провода свита -.из медных нелуженых про- волочек, обмотана поверх кабельной бумагой и по- крыта слоем вулканизиро- ванной резины. Поверх резины произведена об- мотка миткалевой лентой и наложена оплетка из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогни- лостным составом Для соединения электрического стартера автомо- биля с аккумуля- торной батареей и выключателем стартера
АСОБ Провод автомо- бильный, одно- жильный, стартер- ный, в пропитанной оплетке, брониро- ванный То же, что и у провода АСО, только поверх оп- • летки наложена броня из стальных оцинкованных проволок То же, что и про- вода АСО
ШР Шнур с медными' жилами, с резино- вой изоляцией, двухжильный Отдельная жила шнура свита из медных луженых проволочек, повита затем хлопчатобумажной пря- жей и заключена в рези- новую изоляцию. Поверх резиновой изоляции на- несена оплетка из хлоп- чатобумажной пряжи. Две изолированные жилы, бу- дучи скручены вместе, образуют шнур Для неподвиж- ных прокладок на роликах в сетях с напряжением не свыше 220 в между жилами в сухих отапливаемых по- мещениях в тех случаях, когда тре- буется особая гиб- кость при монтаже
Марка Тип Выполнение Назначение
ПР Провод одно- жильный с резино- вой изоляцией Жила свита (при сече- нии свыше 10 ли2) из медных луженых прово- лочек и заключена в изо- ляцию из вулканизиро- ванной резины. Поверх резины жила (при сече- нии свыше 6 леи2) повита миткалевой лентой и за- ключена в оплетку из хлопчатобумажной пря- жи, пропитанной компа- ундом Для неподвиж- ной прокладки на 'роликах и изолято- рах в сетях с на- пряжением до 380 в между жилами
ПРП Провод одно- жильный, с резино- вой изоляцией, за- ключенный в пан- цьТрь (броню) Конструкция провода та же, что и АСО. Пан- цырь наложен поверх оплетки и состоит из стальных оцинкованных проволочек Для соединения потребителей, источников элек- трической энергии и вспомогательной аппаратуры на гу- сеничных машинах
пм Провод одно- жильный магнет- ный Жила провода свита из луженых проволочек, обмотана хлопчатобумаж- ной пряжей и Заключена в усиленную изоляцию из вулканизированной ре- зины. Поверх резины на- носится оплетка из хлоп- чатобумажной пряжи, по- крытой лаком. В некоторых случаях провод снабжается экра- ном, составленным из медных луженых прово- лочек Для соединения приборов зажига- ния колесных и гу- сеничных машин со стороны высокого напряжения

Сечения проводов указанных марок и конструкция токоведущей жилы
даются в приводимых ниже таблицах.

Провода марок АОЛ и АОЛБ

Провода марок АСО и АСОБ

Плошадь поперечного “'сечения жилы," мм» Число проволок в жиле Диаметр каждой проволоки, мм Площадь поперечного сечения жилы, ль*2 Число проволок в жиле Диаметр каждой проволоки, мм
1,0 32 0,2 35 19X7 0,58
1,5 21 0,3 43 19X7 0,64
2,5 35 0,3 50 27X7 0,58
4,0 56 0,3 70 33X7 0,62
6,0 84 0,3
Шнур марки ШР

Ч».сло ж.'1л и площадь поперечного сечения ЖИлЫ, мм1 Количество проволок и жиле Диаметр каждой проволоки, JHM
2x0,75 24 С,2
2Х1Д 32 0,2
2X1,5 21 0,3
2X2,5 35 0,3
2X4,0 56 С’,3
2x6,9 84 0,3

Провода марки ПР

Площадь поперечного сечения жилы, мм'2 Количество проколок в жиле Диаметр каждой проволоки, мм
0,75 1 0,97
1 1 1,12
1,5 1 ' 1,37
2,5 1 1,76
4 1 2,23
ь 1 2,73
Ю 7 1,33
16 7 1,68
25 ' 7 2,11
35 7 2,49
50 19 1,81
70 19 2,14
95 19 2,49
120 37 2,01
150 37 2,24

Провода марки ПРП

Площадь поперечного сечения жилы, мм* Количество проволок в жиле Диаметр каждой проволоки, мм
0,75 7 0,37
1 7 0,42
1,5 7 0,52
2,5 7 0,67
4 19 0,51
6 19 0,63
10 49 0,51
16 55 0,60
25 о 5 0,75
35 133 0,58 '
50 133 0,69
70 139 0,79
95 259 0,68
120 259 0,76
150 259 0,85
185 427 0,74
240 703 0,65

Приведенные таблицы, помимо общего представления о конструкции про-
вода, дают возможность установить его сечение в том случае, если оно не-
известно (отсутствует заводская бирка). Для этого поступают следующим об-
разом. В проводе^ сечение которого йеобходимо установить, выделяют из жилы
одну проволочку и, тщательно выровнив ее, измеряют диаметр при помощи
микрометра или точного штангеля. Затем подсчитывают количество проволо-
чек в жиле и в зависимости от марки провода, пользуясь той или иной табли-
цей, устанавливают сечение провода.
ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Стр.
3

Часть первая

Электрический ток и его свойства

Глава .1. Электрический ток................................... • 8

1. Получение электричества трением.........................

2. Проводники и непроводники...............................

3. Два рода электричества..................................

4. Электронная теория .....................................

5. Электрическое поле.................................. .

6. Закон Кулона............................................

7. Потенциал электрического поля...........................

8. Напряжение электрического поля

9. Напряженность электрического поля <,....................

10. Электрическая емкость. Конденсаторы.......................

11. Понятие об электрическом токе . ........................

12. Понятие об источниках электрической энергии ............

13. Гальванические элементы...................................

14. Электрическая цепь........................................

15. Количество электричества ............................. .

16. Сила тока.................................................

17. Электрическое сопротивление ............................

18. Электродвижущая сила............, . ..................

19. Электрическое напряжение-. ,..............................

20. Падение напряжения......................... . .........

21. Закон Ома...............................................

Глава II. Электрический ток в жидкостях и газах....................... 49

1. Электрический ток в жидкостях (электролитах). Понятие
о гальваностегии............................................... —

2. Электрический ток в газах. Понятие о зажигании рабочей
смеси в двигателях внутреннего сгорания......................... 53

Глава III. Электрическое сопротивление............................. 57

1. Зависимость сопротивления от размеров и материала проводника. —

2. Электрическая проводимость................................. 60

3. Зависимость сопротивления проводника от температуры . . . 61

4. Реостаты................................................... 63

Глава -IV. Соединение потребителей электрической энергии............. 66

1. Способы соединения потребителей электрической энергии . . —

2. Последовательное соединение потребителей электрической
энергии . . . . '........................-..................... —
Стр.

3. Параллельное соединение потребителей электрической энергии 69

4, Распределение напряжения и тока в цепи с параллельным
соединением потребителей...................................... 72

5. Смешанное соединение потребителей электрической энергии . 74,

Глава V. Соединение источников электрической энергии................. 77

1. Способы соединения источников электрической энергии . . . —

2. Последовательное соединение источников электрической энергии —

3. Параллельное соединение источников электрической энергии 79

4. Смешанное соединение источников электрической энергии . . 81

Глава VI. Тепловое действие электрического тока...................... 84

1. Закон Ленца и Джоуля......................................... —

2. Плотность тока.............................................. 87

3. Лампочки накаливания........................................ 89

4. Плавкие предохранители...................................... 94

5. Термопредохранители......................................... 97

6. Выделение тепла в местах с недостаточно хорошим соединением 98

Глава VII. Работа электрического тока. Мощность. Коэфициент полез-
ного действия...................................................... 100

1. Работа электрического тока................................... —

2. Мощность электрического тока............,102

3. Коэфициент полезного действия . . ,........................ 104

Часть вторая

. Электрические аккумуляторы

Глава VIII. Стартерные аккумуляторные батареи................ . 106

1. Принцип действия аккумулятора............................. —

2. Область применения аккумуляторов.........................107

3. Устройство стартерных аккумуляторных батарей.............108

4. Химические реакции в стартерной аккумуляторной батарее . 115

5. Напряжение аккумулятора................................. 119

6. Плотность электролита................................... 122

7. Емкость аккумулятора.................................... 126

8. Типы стартерных батарей................................. 127

9. Причины, влияющие на емкость стартерных батарей .... 129

10. Саморазряд стартерных батарей........................... 132

11. Сульфатация............................................. 133

12. 'Приготовление электролита.............................. 135

13. Зарядка стартерных батарей на зарядной станции ..... 136

14. Контрольно-тренировочный цикл........................... 142

15. Уход за стартерными аккумуляторными батареями в про-
цессе эксплоатации......................................... 143

16. Хранение стартерных батарей............................. 146

17. Понятие о щелочных аккумуляторах.......................... —

, Часть третья

Магнетизм, электромагнетизм и электромагнитная индукция
Глава. IX. Магнетизм.............................................. 150

1. Понятие о магнетизме..................................... —

2. Магниты естественные и искусственные...................... —

3. Полюсы магнита............................... . . . 151

4. Магнитное поле. Магнитные силовые линии..................152

5. Закон Кулона. Напряженность магнитного поля..............157

6. Молекулярная теория строения намагничивающихся тел . . 159
Мне всегда нравились старые, сильно потрёпанные книжки. Потрёпанность книги говорит о её
высокой востребованности, а старость о вечно ценном содержании. Всё сказанное в большей степени
касается именно технической литературы. Только техническая литература содержит в себе ту
великую и полезную информацию, которая не подвластна ни политическим веяниям, ни моде, ни
настроениям! Только техническая литература требует от своего автора по истине великих усилий и
знаний. Порой требуется опыт целой жизни, чтобы написать небольшую и внешне невзрачную книгу.

К сожалению ни что не вечно в этом мире, книги треплются, разваливаются на отдельные листы,
которые затем рвутся в клочья и уходят в никуда. Плюс ко всему орды варваров, которым без
разницы, что бросить в костёр или чем вытереть свой зад. Именно их мы можем благодарить за
сожженные и растоптанные библиотеки.

Если у Вас есть старая книга или журнал, то не дайте им умереть, отсканируйте их и пришлите
мне. Совместными усилиями мы можем создать по истине уникальное и ценное собрание старых
технических книг и журналов.

Сайт старой технической литературы:

Http ://г£иГШЬ. 'АЙ rorf. ГМ.

И tup: // rtt YO С t. Ж.££ РЖ.. С- О Ж.

С уважением,

Архивариус