Так, одинокая тройка означает именно три каких-либо предмета, например три дома или три рубля. Но та же тройка в числе 300 говорит уже о трёх сотнях, а в числе 3000 — о трёх тысячах предметов. Достоинство позиционной системы в том, что, имея всего десять цифр, она позволяет записать и хранить весьма большие числа (3). Точно так же этими цифрами легко отобразить малые величины, пользуясь правилом записи десятичных дробей (5).
Резисторы делятся на две большие группы — проволочные и непроволочные. Сопротивление проволочного резистора тем больше, чем длиннее и чем тоньше провод, которым он намотан. А ещё сопротивление провода зависит от материала, что отражено в его удельном сопротивлении ρ. Это сопротивление куска провода длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2 или в другом стандарте сопротивление кубика с ребром 1 см (Р-40). Есть смысл внимательно посмотреть таблицу удельных сопротивлений, она может рассказать о многом. О том, например, что у некоторых металлов (серебро, медь, алюминий) количество свободных электронов и их подвижность сравнительно велики, удельное сопротивление этих металлов очень небольшое. У других же металлов (железо, ртуть и особенно некоторые сплавы, такие как нихром, константан) движение свободных зарядов затруднено самой структурой вещества, и его удельное сопротивление ρ сравнительно велико. Поэтому там, где нужно получить сопротивление поменьше, например, в обмотках трансформаторов, в разного рода соединительных проводах или в линиях электропередачи, используют медные провода или более дешёвые алюминиевые. А там, где нужно большое сопротивление, используют вольфрам (нить лампочки) или, как их называют, высокоомные сплавы.
На рисунке Р-40 в виде простой формулы показана зависимость сопротивления провода от его длины, площади поперечного сечения и удельного сопротивления, а в таблице на рисунке Р-41 собрано уже подсчитанное по этой формуле сопротивление одного метра медного провода различного диаметра. Резистор как отдельная деталь имеет условное обозначение в виде прямоугольника, рядом с которым находится буква R, если нужно, с порядковым номером. Резисторы с небольшим сопротивлением, рассчитанные на значительную силу тока, обычно делают из высокоомного провода (нихром, константан) и нередко заливают стеклом. Резисторы с большим сопротивлением (килоомы, мегомы) из проволоки изготовить сложно, в них используют тонкие токопроводящие плёнки, нанесённые на керамическую трубочку.
Особое место занимают резисторы, сопротивление которых можно плавно менять, или, иначе, резисторы переменного сопротивления. Их сопротивление можно менять, перемещая подвижный контакт и изменяя тем самым ту часть резистора, которая включена в цепь. Проволочные переменные сопротивления принято называть реостатами.
Т-63. В виде резисторов (сопротивлений) на схемах часто отображают самые разные приборы, аппараты и элементы цепи. Процессы в электрической цепи никак не изменятся, если лампочку, электрическую плиту или утюг заменить резистором с соответствующим сопротивлением. Поэтому такую замену, разумеется, условную, часто производят на схемах, благодаря чему в них легче разбираться — не отвлекает разнообразие элементов и их особенности, не имеющие отношения к основным процессам в цепи. Поддерживая эту традицию, можно по-иному изобразить схему электрического фонарика, показав на ней то, на что мы раньше не обращали внимания, — сопротивление проводов и так называемое внутреннее сопротивление генератора Rвнг или Rвнт (Р-33). Это вполне реальное сопротивление, поскольку и в самом генераторе, например, в электродах и электролите аккумулятора или гальванического элемента, ток тоже теряет какую-то часть своей энергии. Обычно это очень небольшие потери, но иногда, как мы вскоре увидим, их необходимо учитывать.
ВК-74.Магниты взаимодействуют друг с другом и с ещё не намагниченными стальными предметами, например, со стальными булавками и гвоздями. Идея о невидимых молекулярных цепочках, участвующих в этом взаимодействии, провалилась — магнит притягивал гвозди и в вакууме, где молекул вообще нет. Магнит действует своим магнитным полем, так же как электрический заряд электрическим. И вначале происходит магнитная поляризация гвоздей — магнит сначала их намагничивает, а затем притягивает.
Р-22. ОСОБЫЙ ПОДХОД К ОЧЕНЬ БОЛЬШИМ И К ОЧЕНЬ МАЛЫМ. Часто бывает так, что числа оказываются слишком большими, слишком многозначными. Они растягиваются на несколько сантиметров, а то и на несколько строк, и, бывает, сразу не почувствуешь, насколько мала (если записана дробь) или насколько велика представленная величина. В этих случаях удобно пользоваться компактной записью очень больших и очень малых чисел, используя в них множитель в виде десятки в той или иной степени (1). Положительный показатель степени (без знака «+») как всегда позволяет быстро и легко оценить большое число, отрицательный показатель (знак «—») переводит большое число в знаменатель простой дроби, и таким образом вся запись отображает очень малую величину (2). В связи с одинаковостью оснований (десять) с подобными записями легко проводить простейшие математические операции (3).
Т-64. Попытка заглянуть внутрь электрической цепи, чтобы понять обстановку на границах. Стремясь глубже понять то, что происходит в электрической цепи, можно привлечь на помощь силу воображения и мысленным взором просматривать фотографии или даже кинофильмы с участием лёгких и быстрых пылинок-электронов, неповоротливых тяжёлых ионов, неподвижных атомов, невидимых электрических полей и других положительных и отрицательных героев. Конечно, подобные картины будут страшным упрощением истины, но это не должно бросать тень на их учебную полезность (Т-8). Ведь мы знаем, что чертёж — это упрощение реальной машины, но вместе с тем мы прекрасно пользуемся чертежами, чтобы понять, как эта машина устроена.
Мысленно заглядывая внутрь элементов внешней (то есть за пределами генератора) электрической цепи, вы рано или поздно наткнётесь на вопрос: а где, собственно говоря, эта внешняя цепь начинается, где проходит её граница с генератором? Имеется в виду граница не в смысле геометрических форм, а в смысле электрического состояния.
Мы знаем, что на электродах генератора скопились избыточные заряды, они-то и создают электродвижущую силу. Известно также, что в куске провода как таковом избыточных зарядов нет, свободных электронов в нём ровно столько же, сколько и покинутых ими атомов, положительных ионов. Так, может быть, граница между электродами генератора и внешней цепью — это своего рода электрический обрыв, пропасть? Может быть, на электродах есть скопление зарядов и они ни на шаг не выходят за пределы электрода?
Но что же тогда будет, если и электроды, и проводник сделать из одного и того же материала и соединить сваркой? Как в этом случае заряды узнают, где кончается электрод и начинается провод? Где именно проходит та граница, через которую избыточным зарядам нельзя переступать? И как в этом случае представить себе «пограничные войска», которые смогут удержать избыточные заряды в пределах электрода?
Т-65. Во всех участках последовательной цепи сила тока одинакова. Одна из чрезвычайно важных особенностей всякой последовательной электрической цепи — ток во всех её участках одинаков. А иначе и быть не может. Величина тока говорит о количестве электронов, которые проходят через поперечное сечение проводника за одну секунду. Если предположить, что при переходе из одного участка в другой ток уменьшается, то на границе между участками заряды будут бесконечно накапливаться (их приходит больше, чем уходит), а это невозможно. Если же считать, что при переходе из участка в участок ток возрастает, то на границе между участками нужно как-то добавлять заряды. Но как? Откуда их брать? Так что увеличение тока при переходе из одного участка в другой тоже невозможно.
А возможно только то, с чего мы начали: по всем участкам последовательной цепи идёт один и тот же ток, сколько приходит в какую либо точку свободных электронов, столько и уходит.
ВК-75.Для упрощения можно считать, что в некоторых веществах (например, в стали) есть микроскопические элементарные магнитики, под действием внешнего магнитного поля они поворачиваются своим северным полюсом в одну сторону, а южным — в противоположную и остаются повёрнутыми. Этот процесс называется «поляризация», она приводит к тому, что полюсы элементарных магнитиков складывают свои усилия и с особой силой действуют в тех областях, которые называют полюсами магнита.
Р-23. ФИЛОЛОГ ВСЕГДА ПОМОЖЕТ. Хочется верить, что именно люди, глубоко понимающие возможности языка, приняли участие в создании этой системы — для любой единицы измерения применяются универсальные приставки, которые увеличивают либо уменьшают любую единицу в десять, сто, тысячу, в миллион, миллиард и в триллион раз. К таким приставкам постепенно привыкают и пользуются образованными с их помощью словами, как обычными единицами измерения. Так, уже давно стали привычными киловольт (тысяча вольт), микроампер (тысячная часть ампера), мегагерц (миллион герц — единиц измерения частоты), миллиграмм (тысячная часть грамма), нанометр (миллиардная часть метра или миллионная часть миллиметра) и т. д. Астрономам, конечно, этой таблицы не хватило, и они придумали для себя единицы измерения очень больших и очень-очень больших расстояний. Это астрономическая единица (расстояние от Земли до Солнца примерно 150 миллионов километров, то есть 1,5∙108 километра, парсек (примерно 3,26∙1013 километра!) и световой год (примерно 1013 километров, или 0,3 парсека). О показателях степени (1013, 108 и др.) напоминает рисунок Р-22.
Т-66. Забыв на некоторое время об электричестве, мы берём санки и отправляемся на поиски пригодной для спуска снежной горки.