Загадки электричества
Какие бы вы предложили внести изменения и усовершенствования в конструкцию того генератора переменного тока, который я вам демонстрировал?
Эта задача встретила живой отклик со стороны всех членов нашего кружка.
— Товарищи,— сказал один из присутствующих,— мне кажется, что нам невыгодно далеко отодвигать катушку от магнита, так как чем дальше будет от него катушка, тем слабее будет магнитное поле вокруг нее. С другой стороны, сила индукционных токов зависит от резкости, от быстроты изменений магнитного поля. Следовательно, если мы собираемся двигать катушку вблизи магнита, то мы должны совершать это движение с возможно большей скоростью. Каким же способом можно добиться того, чтобы сердечник электромагнита с большой скоростью и без остановок приближался к полюсу магнита и удалялся от него, передвигаясь в очень небольших пределах? На мой взгляд, двигая электромагнит поступательно, мы не можем ему сообщить больших скоростей. Нам выгодно, чтобы, например, во время его движения к магниту скорость его не уменьшалась до того мгновения, пока он не начнет двигаться обратно. Короче говоря, мы хотим, чтобы электромагнит, приблизившись вплотную к полюсу магнита, не останавливаясь и не уменьшая своей скорости, мгновенно изменил бы ее на обратную и стал бы двигаться от магнита. Очевидно, что это совершенно немыслимо выполнить, если электромагнит двигается по прямому пути взад и вперед, но это легко выполнимо в том случае, если сообщить ему вращательное движение.
Для того, чтобы наши рассуждения были более ясными, я предлагаю вам иллюстрировать все, что мы будем говорить о генераторе, пробными моделями. Пусть вот эта полоска железа будет магнит, а эта деревянная катушка из-под ниток — электромагнит. Я высверливаю в середине катушки (поперек ее оси) сквозное отверстие и вставляю в него толстую проволоку. Эта проволока будет осью катушки, на которой она будет вращаться (рис 49). Укрепив ее около полюса магнита и вращая ее с определенной скоростью, я могу быть уверен, что каждый конец сердечника катушки приближается к полюсу магнита с той же скоростью, с какой пролетает мимо него, и, наконец, удаляется по окружности в сторону.
Вот в чем состоит мое усовершенствование.
— Товарищи, — сказал кто-то из нас, — я хочу обратить ваше внимание еще на одно улучшение в этой первой модели, на которое не указал ее автор. При прямолинейном движении электромагнита мы могли использовать для получения индукционных токов только один конец его сердечника, а при круговом движении (вращении) мы можем утилизировать оба конца. Один оборот электромагнита вызывает в нем четыре тока: два одного направления и два —
Рис. 49. Сквозь катушку мы продели изогнутую железную проволоку.
противоположного. Когда один из концов катушки приближается к магниту, в катушке появляется индукционный ток одного направления до тех пор, пока этот конец не пройдет мимо полюса, и тогда возникает в катушке ток обратный, так как ее конец в это время удаляется от полюса. Когда этот конец электромагнита опишет полуокружность, то его второй конец окажется в том самом месте, с которого начал двигаться первый конец. Следовательно, пока первый будет заканчивать полный круг, т.-е. проходить вторую половину окружности, второй приблизится к полюсу и удалится от него. Вследствие этого возникает еще два тока взаимно противоположных направлений. Таким образом, за полный оборот возникает 4 кратковременных тока.
Однако, ваша модель генератора требует еще новых усовершенствований. В чем состоят они, я расскажу вам в задаче № 92.