Электроника для начинающих

Витки должны быть аккуратными и затянутыми, а также расположенными близко друг к другу. Вам нужно будет сделать порядка 100 витков, которые должны занимать по длине не более 2'' (50 мм). Чтобы они уложились в этот объем, вам придется наматывать следующие витки на те, которые были уже уложены ранее. Если последний виток проявляет тенденцию к «саморазматыванию» (это может случиться, если вы используете многожильный провод), его надо зафиксировать куском скотча.

Теперь надо к этой катушке подключить батарейку, как это показано на рис. 5.12.

Рис. 5.12.Трудно придумать какую-либо более простую схему, чем эта

На первый взгляд это выглядит довольно глупо, поскольку вы собираетесь закоротить собственную батарейку — это то, что мы делали в эксперименте 2. Но прохождение тока через провод, который намотан, в отличие от прямого провода будет приводить к выполнению некоторой работы до того, как заряд батарейки кончится.

Положите небольшую канцелярскую скрепку вблизи жала отвертки на гладкую, скользкую поверхность, которая не создает слишком большое трение. Пластик для этой цели подходит идеально. Поскольку многие отвертки уже обладают магнитными свойствами, вы можете увидеть, что канцелярская скрепка уже естественным образом притягивается к жалу отвертки. Если это происходит, то уберите отвертку несколько дальше, т. е. за пределы области притяжения. Теперь подключите батарейку с напряжением 1,5 В в цепь, и скрепка должна резко притянуться к жалу отвертки. Поздравляю, вы только что сделали электромагнит.

Двусторонняя взаимосвязь

Каждый электродвигатель, который когда-либо был сделан, в некоторой степени основан на взаимосвязи между электричеством и магнетизмом. Это абсолютно фундаментальное свойство мира, окружающего нас. Запомните, что электричество всегда создает магнитное поле.

Когда поток электронов проходит по проводу, он создает магнитное поле вокруг провода.

Справедливо и обратное: магнитное поле создает электрическое.

Когда провод перемещается в магнитном поле, это приводит к перемещению потока зарядов (току) в этом проводе.

Этот второй принцип используется для генерирования электроэнергии. Дизельный двигатель, или водяная турбина, или ветроэнергетическая установка, а также любой другой источник энергии вращает катушку проводов сквозь магнитное поле или вращает магниты рядом с какими-либо из массивных витков провода. В этих витках индуцируется электрическое поле.

В следующем эксперименте вы увидите драматическую мини-демонстрацию данного эффекта.

Индуктивность

Когда поток электронов проходит по проводу, он создает магнитное поле вокруг провода. Поскольку электричество (электрическое поле) «индуцирует» этот эффект, то он известен, как индуктивность. Этот эффект показан на рис. 5.13.

Рис. 5.13. Когда поток электрических зарядов передвигается слева направо вдоль этого проводника, он создает напряженность магнитного поля, направление которой показано стрелками

Поле вокруг прямого провода очень слабое, но если вы согнете провод в кольцо (сделаете один виток), напряженность магнитного поля начнет накапливаться и будет направлена в центр кольца, как это показано на рис. 5.14. Если витков добавить еще, то они образуют катушку, которая приводит к аккумулированию еще большей напряженности поля. А если в центр катушки вы поместите какой-либо магнитный предмет (например, такой, как отвертка), то эффективность этого возрастает еще больше.

Рис. 5.14.Когда проводник сгибается в виток, накопленная напряженность магнитного поля будет направлена через центр кольца, как это показано на рисунке большой стрелкой

Далее приведена приблизительная формула, описывающая соотношение между диаметром катушки, длиной катушки от одного торца до другого, числа витков и их индуктивностью.

Буква L является символом, обозначающим индуктивность несмотря на то, что единица измерения этой величины Генри названа в честь американского пионера изучения электричества Джозефа Генри:

L (в мкГн) ≈ [(D х D

) х (N х N)] / [(18 х D) + (40 х W)].

В этой формуле D — это диаметр катушки, N — число витков и W — длина катушки от одного торца до другого (рис. 5.15).