fрез(она же f0) никто никого не шунтирует, общее сопротивление контура Z оказывается достаточно большим и общий ток LLCRчерез контур уменьшается. Но внутри параллельного контура общее сопротивление падает, а ток Lк, растёт, оправдывая название «резонанс токов».
Р-47. ПОПУЛЯРНЫЕ ПРОФЕССИИ ФЕРРОМАГНИТНОГО СЕРДЕЧНИКА. Для того чтобы увеличить реальную силу магнитного поля (магнитную индукцию В), в котором находятся обмотки электрических машин и аппаратов, эти обмотки размещают на ферромагнитных сердечниках — ш-образных, п-образных и круглых (1). Электромагнит на ферромагнитном сердечнике с тонким парамагнитным или диамагнитным зазором можно использовать для записи изменений электрического тока, например тока в цепи микрофона, то есть практически для записи звука. Мимо зазора в электромагните (его в этом случае называют записывающей головкой) протягивают прижатую к сердечнику тонкую пластиковую ленту с ферромагнитным покрытием (2). Магнитное поле сердечника, естественно, замыкается по пути наименьшего сопротивления, то есть не через сам зазор, а через ферромагнитное покрытие плёнки. При изменении тока в обмотке электромагнита меняется его магнитное поле, то есть меняется поле, намагничивающее ферромагнитную плёнку. В итоге все изменения тока отражены в остаточной намагниченности ферромагнитной плёнки и в таком виде могут храниться вечно. Подобным же способом в видеомагнитофоне на плёнке записывают картинку, которую электрический сигнал создаёт на экране телевизора
Ёмкость С тем больше, чем больше площадь обкладок и чем меньше расстояние между ними. Кроме того, ёмкость определяется свойствами вещества между пластинами, о них говорит диэлектрическая постоянная ε этого вещества — чем она больше, тем больше ёмкость С. Так, если воздушный конденсатор (между пластинами воздух, у него ε = 1) поместить в масло (у него ε = 2), то ёмкость конденсатора увеличится в два раза. Ёмкость 1 фарад (1 Ф) — чрезвычайно большая величина, чтобы получить её, диаметр круглых обкладок воздушного конденсатора должен быть более 30 километров при расстоянии между пластинами 1 миллиметр. Ёмкость шара таких размеров, как Земля, меньше тысячной доли фарада. Даже у применяемых в электрической и электронной аппаратуре конденсаторов большой ёмкости она пока в основном измеряется миллионными долями фарада — микрофарадами.
Здесь нужно заметить, что уже несколько лет в технической и рекламной литературе, посвящённой гибридным автомобилям (разумно переключаемые сравнительно маломощный бензиновый двигатель и электрические двигатели, получающие питание от подзаряжаемых аккумуляторов), появилось слово «суперконденсатор». Это сравнительно новое электрическое устройство, в гибридном автомобиле оно накапливает электрическую энергию от зарядного аппарата, который «кормится» бензиновым двигателем. Иногда суперконденсатор можно заряжать от выпрямителя, включаемого в обычную электросеть (система «плагин»), например, во время ночной стоянки. В нужный момент суперконденсатор отдаёт полученную энергию, например, в момент, когда водителю нужно «газануть», трогаясь с места. Среди важных характеристик суперконденсатора иногда указывают и его ёмкость, она составляет тысячи и даже десятки тысяч фарад — цифры, немыслимые для создателей привычных нам конденсаторов, работающих в электрической и электронной аппаратуре. У них суперконденсатор (его, кстати, часто называют «ионистор») в основном взял только часть своего имени, по устройству и назначению у него мало общего с тем, что мы привыкли называть конденсатором. По используемым процессам и некоторым особо важным характеристикам ионистор (суперконденсатор) ближе к аккумулятору, который тоже является хранителем запасов электрической энергии. Ёмкость аккумулятора принято указывать в ампер-часах, но их легко пересчитать в привычные фарады, и получится, что ёмкость типичного автомобильного аккумулятора несколько тысяч фарад.
ВК-136. Острота резонансной кривой сильно зависит от потерь энергии в контуре — чем они меньше, тем острее кривая. Потери, бывает, оценивают двумя сопротивлениями — одно Rк включено последовательно с катушкой и в основном отображает сопротивление её проводов. Второе сопротивление R*к включено параллельно контуру и отображает влияние связанных с ним других элементов схемы. Потери в контуре тем меньше, чем меньше Rк и чем больше R*к, хотя иногда считают возможным его вообще не учитывать.
Р-48. ВНЕШНЕЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ИСЧЕЗЛО, НО В СТАЛЬНОМ СЕРДЕЧНИКЕ СОХРАНИЛАСЬ НАМАГНИЧЕННОСТЬ. Если увеличивать ток в катушке с ферромагнитным сердечником, то магнитная индукция В в нём будет нарастать, в основном за счёт собственной намагниченности сердечника (2, пунктирная линия). Но при каком-то значении тока рост индукции В начнёт замедляться и в итоге почти совсем прекратится. Это значит, что внешнее поле уже повернуло все магнитные домены сердечника и его магнитная индукция увеличиваться уже не может. Если теперь уменьшать ток в обмотке, то индукция В тоже будет уменьшаться в соответствии с верхней (синей) линией сложного графика, который принято называть «петля магнитного гистерезиса». График показывает, что при нулевом намагничивающем токе будет действовать остаточная магнитная индукция Bост. Это часть магнитных доменов так и осталась в повёрнутом состоянии, обеспечивающем остаточную намагниченность. Дальнейшее изменение намагничивающего тока приводит нас в область его отрицательных значений и к новому загибу гистерезисной петли, теперь уже с противоположной магнитной полярностью по сравнению с первым (верхним) загибом. Сменив направление тока, мы начнём двигаться вверх по нижней линии гистерезисной петли и вновь придём к уже знакомому верхнему загибу.
В числе практических задач — размагничивание сердечника. Просто прекратить ток в цепи для этого недостаточно — в сердечнике останется магнитная индукция Bост.Для размагничивания сердечника нужно постепенно уменьшать ток в катушке (3), так как при малых намагничивающих токах гистерезисная петля исчезает и характеристика становится такой же примерно, как и для катушки без ферромагнитного сердечника (1). В этом случае постепенное прекращение намагничивающего тока оставит сердечник полностью размагниченным.
Читателю необходимо было сообщить о существовании суперконденсаторов с огромной ёмкостью и о большом интересе, который проявляют к ним создатели гибридных автомобилей. Возможности суперконденсаторов (ионисторов) ещё, видимо, не исчерпаны, но они уже позволили получить ряд очень интересных результатов. В качестве примера можно назвать недавно показанный на международной выставке опытный образец такого примерно автомобиля, как «Жигули», потребляющего 1,5 литра бензина на 100 километров пробега (это в 5–8 раз меньше, чем потребляет обычный автомобиль) плюс сравнительно небольшое количество энергии из электросети.
Чем больше ёмкость С конденсатора, тем больше зарядов при прочих равных условиях он может удержать на своих обкладках, тем больше энергии он запасает в своём электрическом поле. Разумеется, количество накопившихся зарядов зависит и от того, каким напряжением заряжают конденсатор: чем больше это напряжение, тем больший заряд оно втолкнёт на пластины (Т-8). Здесь, правда, существует серьёзное ограничение — на корпусе конденсатора пишут его рабочее напряжение, которое никак нельзя превышать. Иначе произойдёт пробой, диэлектрик разрушится, обкладки оплавятся и, возможно, замкнутся накоротко — конденсатор превратится в простой проводник.
Особое место занимают электролитические конденсаторы, у которых много общего с химическими источниками тока. Включают их так, чтобы к конденсатору было приложено постоянное напряжение и обязательно той полярности, какая указана на корпусе. Только в этом случае у электролитического конденсатора будет его номинальная ёмкость.
Т-113. Конденсатор, объединившись с резистором, может стать элементом отсчёта времени. Коротко повторим пройденное. В момент, когда мы подключаем конденсатор к батарейке, в цепи появляется некоторый зарядный ток — это свободные электроны уходят с одной обкладки и накапливаются на другой, на обкладках появляются свои собственные + и В первый момент зарядный ток довольно большой, но постепенно он уменьшается — батарейке становится всё труднее вталкивать заряды в конденсатор (Т-8). Когда же он наберёт весь заряд, какой может набрать, то зарядный ток прекратится. Напряжение на конденсаторе при этом будет равно напряжению заряжавшей его батареи.
ВК-137.Такие примерно картинки сто лет назад печатали радиожурналы, объясняя частотное разделение каналов. В антенне каждого приёмника радиоволны многих станций мира создают свои переменные токи. Как из этой смеси выбрать одну станцию? Как перейти с неё на другую? Эти задачи и решал колебательный контур приёмника, резонансную частоту которого можно было менять. Каждая станция работала на своей частоте, и контур, настроившись на неё, за счёт резонанса делал её слышимой и доступной.
Р-49. РЕЛЕ — ОЧЕНЬ ПРОСТЫЕ И ВАЖНЫЕ СОВМЕСТНЫЕ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА И МАГНЕТИЗМА. Самое, пожалуй, простое взаимодействие электричества и магнетизма можно увидеть в электротехническом устройстве по имени реле (от французского глагола «релейр» — «сменять, заменять»). Когда к реле подводится управляющий входной сигнал Uвх, по катушке электромагнита идёт ток и его сердечник притягивает стальной якорь. Он перемещает пластинку изолятора, на которой закреплены подвижные контакты, каждый из них замыкает свою пару неподвижных контактов, и реле включает две мощные электрические цепи. Существует огромное многообразие реле, в том числе такие, которые позволяют с помощью маломощного управляющего сигнала переключать очень большие мощности, и такие, которые позволяют одним управляющим сигналом замыкать и размыкать большое количество контактов. В момент, когда на реле не подаётс