Рудольф Сворень - Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина

Рассмотренные процессы позволят нам объяснить еще одно очень интересное явление. Попробуйте подключить к батарейке две, затем три и, наконец, четыре лампочки, соединенные параллельно. Вы сразу же заметите, что чем больше лампочек, тем слабее светится каждая из них. Все это может показаться совершенно необъяснимым. Ведь на всех лампочках действует одинаковое напряжение, равное э.д.с. батарейки, и казалось бы, что ток, проходящий через каждую из них, должен быть одинаковым — величина тока определяется по закону Ома независимо от числа подключенных лампочек. Однако в действительности это не так. Напряжение на лампочках не равно величине э.д.с. Чем больше лампочек мы подключаем к батарейке, то есть чем больше общий ток, потребляемый от нее, тем меньшее напряжение действует между выходными зажимами.

До сих пор мы рассматривали источник тока как некое идеальное устройство, забыв о том, что и в самом источнике теряется некоторая часть вырабатываемой им электрической энергии. В батарейке, например, часть энергии теряется в электролите и при движении зарядов по электродам. В машинном генераторе заметные потери возникают в проводах его обмоток.

Одним словом, для того чтобы реально изобразить источник тока, нужно добавить в его схему сопротивление, которое будет отражать все виды потерь внутри этого источника. Элемент цепи, о котором достаточно знать лишь то, что он обладает сопротивлением, на схеме обозначают в виде прямоугольника, возле которого обычно стоит буква R (лист 18). Такой элемент — внутреннее сопротивление источника Rвн — мы введем и в нашу схему, разместив его, разумеется, в самой батарее, то есть до ее выходных зажимов (лист 35).

Теперь видно, что вся электродвижущая сила распределяется между внешней цепью и внутренним сопротивлением источника. Увеличивая число лампочек, подключаемых к батарейке, мы тем самым увеличиваем потребляемый от нее ток.

А чем больший ток проходит по Rвн, тем больше напряжение теряемое на нем, и тем, следовательно, меньше напряжение Uб на зажимах батарейки. К такому же выводу можно прийти, если рассматривать нашу цепь как своеобразный делитель напряжения, в который входит внутреннее сопротивление Rвн и внешняя цепь. Чем больше лампочек мы подключаем к батарейке, тем меньше их общее сопротивление и тем меньшая часть э.д.с. приложена к внешней цепи.

Если говорить строго, то к внутреннему сопротивлению источника нужно было бы отнести и сопротивление соединительных проводов, так как и на них теряется часть напряжения. В нашем примере это не имеет особого значения, но в ряде случаев потери в проводах проявляются очень сильно. Посмотрите, как вечером в так называемые «часы пик» несколько слабеет свет ламп в вашем доме. Происходит это потому, что в такие часы особенно много включается потребителей электроэнергии. Из-за этого сильно возрастает ток, который по проводам идет с электростанции в ваш дом. Это, в свою очередь, приводит к тому, что увеличивается падение напряжения на сопротивлении проводов и уменьшается напряжение, подводимое к лампочке, телевизору или мотору электропроигрывателя. Подобное явление можно заметить даже при включении электроплитки, особенно в первый момент, когда спираль плитки не нагрелась и потребляет большой ток.

В радиоаппаратуре очень широкое применение находят детали, единственное назначение которых, оказывается, сопротивление электрическому току. Эти детали так и называются — «сопротивления» и на схеме обозначаются прямоугольником, так же как и любое сопротивление, действующее в цепи (рис. 17).

Рис. 17. В радиоаппаратуре широко применяются специальные детали — постоянные сопротивления.

Сопротивления являются одной из самых распространенных радиодеталей. Они могут использоваться и для образования делителей напряжения, и для шунтирования отдельных участков цепи, и для многих других целей. Все сопротивления можно разделить на две основные группы — проволочные и непроволочные. В каждой из этих групп можно встретить сопротивления постоянные (лист 36) и переменные (лист 37).

Проволочные сопротивления, как об этом говорит само название, делают из проволоки, которую обычно наматывают на керамический каркас. Иногда проволочное сопротивление заливают стеклом (остеклованное сопротивление).

В любом проволочном переменном сопротивлении имеется так называемая дужка из изоляционного материала, на которую и намотан провод. К этому проводу прижат подвижной контакт, закрепленный на оси переменного сопротивления. От подвижного контакта, так же как и от обоих концов проволоки, сделаны выводы в виде латунных лепестков, к которым можно легко подпаять монтажные провода. При поворачивании оси подвижной контакт перемещается по намотанному на дужку проводу, и при этом меняется сопротивление между подвижным контактом и крайними выводами. Существуют два способа включения переменных сопротивлений — в качестве реостата и в качестве потенциометра (делителя напряжений). В первом случае переменное сопротивление используется для регулировки тока в цепи, во втором — для регулировки напряжения, снимаемого с делителя, в роли которого и выступает переменное сопротивление.

Из проволоки, как правило, выполняются сопротивления от долей ом до нескольких десятков, а иногда и сотен ом. Непроволочные сопротивления имеют более широкие пределы — от нескольких ом до сотен тысяч мегом.

Основой непроволочного сопротивления обычно является небольшая керамическая трубка, на которую нанесен тончайший проводящий слой. Толщина этого слоя и его состав и определяют сопротивление детали. На концах керамической трубки закреплены металлические выводы, создающие надежный контакт с проводящим слоем. Снаружи вся деталь покрыта специальной краской (обычно красной или зеленой), предохраняющей проводящий слой.

В непроволочных переменных сопротивлениях проводящий графитовый слой нанесен непосредственно на дужку, по которой двигается подвижной контакт (ползунок). Эти сопротивления всегда помещают в металлический корпус, на котором иногда закреплен еще и выключатель, связанный с осью сопротивления. Это позволяет в приемнике управлять выключателем и сопротивлением с помощью одной ручки.

Величина сопротивлений (и постоянных и переменных) указывается непосредственно на их корпусе в омах (ом), килоомах (ком) или мегомах (Мом). Кроме того, указывается возможное отклонение от указанной величины, которое может составлять 5, 10 или 20 %.

На схемах величину сопротивления указывают с сокращениями (лист 38). Так, буква «к» обозначает ком, отсутствие букв говорит о том, что величина указана в омах, а величины, выраженные в мегомах, обозначаются в виде десятичной дроби (например 1,5 или 2,0).

Важной характеристикой любого сопротивления является его допустимая мощность.

Когда мы говорим о работе, выполняемой тем или иным устройством, очень важно знать, за какое время эта работа выполняется. Так, например, если вам предлагают насос, о котором известно только то, что он может перекачать 100 л воды, то представить себе такой насос совершенно невозможно, так как неизвестно, сколько времени понадобится, чтобы с его помощью выполнить эту работу. Если вся работа может быть выполнена за год, то, значит, это не насос, а игрушка, а если 100 л воды перекачивается за одну секунду, то, значит, нам достался очень мощный насос.

Работа, которая выполняется тем или иным устройством за единицу времени, называется мощностью (обозначается буквой Р). Единицей измерения мощности служит ватт (вт), который соответствует работе в 1 дж, выполненной за 1 сек (рис. 18, листы 39, 40).

Рис. 18. Мощность — это работа, выполненная электрическим током за одну секунду. Одну и ту же мощность можно получить при большом напряжении и малом токе или при малом напряжении и большом токе.

Если какое-либо устройство выполняет за 1 сек работу более чем 1 дж или работа 1 дж выполнена менее чем за 1 сек, то мощность устройства больше чем 1 вт. Более крупной единицей мощности является киловатт (квт), более мелкими единицами — милливат (мвт) и микроватт (мквт).

Мощность является также характеристикой потребителей энергии. Так, например, если на осветительной лампочке указано, что ее мощность 200 вт, значит, потребляя меньшую мощность, она будет светиться недостаточно ярко. При большей мощности нить лампочки будет перегреваться и может даже перегореть.