Юный техник 1960-11, страница 42

СПЕКТР ГЕНЕРАТОРОВ

л. элькинд

Вы знаете, что электроны в атомах движутся вонруг ядра. ■Но в то время нан в изоляторах они накрепко привязаны к своим орбитам, в металлах электроны на внешних орбитах держатся слабо и то и дело отрываются от атомов. Этн-то свободные электроны и называют «электронным газом» металла. Движутся они беспорядочно и в целом распределены в проводнике равномерно, благодаря чему проводник элентричесни нейтрален.

Еслн_ проводник поместить в магнитное поле, злентроны сразу we займут упорядоченное положение. Взгляните на рисунок 1 «а цветной внладне X—XI, где элентроны изображены синими тоннами. Под действием магнитного поля электронный газ сно-пился иа правом конце проводника, зарядив его ся-рицательно. Левый же нонец зарядился положительно — там остались неподвижные положительно заряженные ионы. Если соединить оба конца проводника, то по цепи пробежит электрический тон: электроны с правого конца перебегу! на левый, где их мало Восстановится равновесие — тон пропадет.

Но нан придать электронам непрерывное упорядоченное движение? В 1831 году английский физик Фарадей отнрыл, что это-то можно добиться, беспрерывно меняя магнитное поле, пронизывающее пооводник. Тан было положено начало приручению элентронов. А потом их заставили работать. Приборы и машины, в которых это было осуществлено, получили название «генераторов» от английсного слова «generate» — порождать, производить. Генераторы порождают электрический тон.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ — В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ

В наиболее распространенных генераторах либо в неподвижном магнитном поле вращается обмотна, либо вращается магнитное поле, а обмотна неподвижна. Тан механическая энергия вращения преобразуется в энергию электрического тона (рис. 2).

Почти вся электроэнергия на земле вырабатывается генераторами, у которых обмотка намотана на неподвижной части, называемой статором, а на подвижной части — роторе — размешен электромагнит. Их можно увидеть на любых электростанциях: тепловых, гидравличесних, ветровых, атомных и т. д.

Электрический тон можно вырабатывать и за счет механической энергии нолебанкя (ркс. 3 на вкладке). На этом принципе основано устройство телефонов и мннрофонов.

Изменять магнитный потон, пронизывающий обмотку, можно н путем изменения воздушного зазорй между полюсами постоянного магнита (ркс. 4 на внладке). Тание генераторы применяются в лабораториях для выработки тона низкой частоты.

КРИСТАЛЛЫ-ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Все кристаллы состоят нз чередующихся положительных и отрицательных нонов. Два соседних заряда, одинаковых по величине, но противоположных по знаку, образуют диполь. Диполи в кристалле обычно расположены хаотично, заряды различных знанов уравновешивают друг друга, и кристалл поэтому электрически нейтрален.

Но при деформации таких нрнсталлов, как кварц, сегкетова соль, турмалин и другие (подобных нрнсталлов в настоящее время насчитывают более 1 200), все диполи поворачиваются вонруг своих осей н занимают одинаково ориентиоованное по-л кение (см. рнс. 5 на внладне). Тэн ча пластннне появляются электркчеснне заряды. Французские ученые, братья Кюри, открывшие в 1880 году это явление, назвали его пьезоэлентрнче-сним эффентом («пьезо» по-гречесни значит «давлю»). Если противоположные стороны соединить проводничном, то по нему пробежит электрический тон. Если такую пластинку сжимать и разжимать с частотой от 10 тыс. до 100 тыс. раз в сенунду, то с одного квадратного сантиметра ее можно получить тон мощностью до 10 ВТ. Кпд таних генераторов равен 90 <>/„.

оэл нтрическне генераторы широко применяются в радиотехнике.

УЧЕБНИКА?

36