Каким бывает ток
В этом параграфе мы поговорим о том, какой бывает ток. А бывает он,
собственно, постоянный и не постоянный, то есть - переменный.
Постоянный - это тот, который в батарейке. У нее на одном контакте
написано "+", на другом "-". Если к батарейке подключить нагрузку - да
хоть ту же лампочку - ток в ней всегда потечет от "+" к "-". И никогда -
обратно. В этом то и есть его постоянство =)
Переменный ток у нас в розетке. Каждую сотую долю секунды полярность (то
есть, расположение "+" и "-") любой розетки изменяется на
противоположную. Таким образом, за одну секунду полярность успевает
поменяться аж 100 раз! Соответственно, и ток в нагрузке 50 раз в секунду
течет в одну сторону, 50 раз - в другую.
Если говорить по научному, то надо нарисовать график:
На этом графике изображена зависимость направления тока и его силы от
времени. Время идет по горизонтали - то есть по оси X. Ток изменяется по
вертикали, то есть его мы откладываем по оси Y. В крайней левой точке
ток и время равны 0, то есть, это - точка отсчета.
Нажимаем на кнопочку - время пошло =)
Ток тоже пошел, "туда", то есть - в положительном направлении. Его сила
постепенно увеличивается. Через 0,005 с эта сила становится
максимальной, после чего начинает плавно уменьшаться. Еще через 0,005 с,
то есть, в точке 0,01 с, она уменьшается до 0. В этот момент происходит
смена полярности. Далее сила тока начинает снова возрастать, но течет
он уже в обратную сторону. То есть, его направление отрицательно.
В точке 0,015 с сила тока становится максимальна (по модулю), и начинает
уменьшаться. Еще через 0,005 с, в точке 0,02 с, она опять становится
нулевой. Все начинается по новой.
Только что мы рассмотрели один период переменного тока.
Период - это то время, за которое ток успевает из нуля мотнуться сначала
до упора вверх, вернуться в ноль, мотнуться до упора вниз и снова
прийти к нулю. Иными словами - это время, за которое ток совершает одно
полное колебание.
Период обозначается T, измеряется в секундах (с)
Соответственно, чем быстрее ток сделает это одно колебание - тем короче
будет период. А чем короче период - тем больше периодов успеет пройти за
одну секунду. То есть - тем больше будет частота колебаний. Понятие
"частота" встречается в электронике просто повсюду, поэтому - о ней
подробнее.
Частота - от слова "часто". То есть, она характеризует, насколько часто
происходит какой-то процесс. В нашем случае - насколько часто происходят
колебания тока.
Частота обозначается F, измеряется в Герцах (Гц). Если за секунду
проходит 50 колебаний, то мы скажем: частота переменного тока равна 50
Гц.
Частота обратно пропорциональна периоду. Справедливы две формулы:
F = 1/T
T = 1/F
Иными словами, чем больше период, тем меньше частота. Это и понятно,
ведь чем период длиннее, тем меньше таких периодов "влезет" в секунду.
В Герцах измеряются абсолютно все частоты, не только в электронике, но и
в механике и прочих отраслях физики. Например, частота вращения колеса.
Для больших частот, пользуются кратными приставками. Поэтому, наряду с
Герцем, есть килогерц, мегагерц, гигагерц.
На слух, человек может различать звуковые колебания с частотой 20
Гц ? 20 кГц.
Радиотрансляция ведется, начиная с сотен килогерц.
Частоты телевизионных каналов лежат в диапазоне от 40 до 900 МГц.
Сотовая связь работает на частотах от 450 МГц - 1,8 ГГц.
Процессор современных компьютеров лопатит данные с частотой более
3 ГГц.
На подобных и даже еще более высоких частотах работают радиолокационные
станции?
Далее располагаются частоты инфракрасных лучей, затем - видимого света,
далее - ультрафиолетовые и рентгеновские лучи. Их частоты настолько
велики, что трудно даже представить, что что-либо может так быстро
колебаться. А вот может ведь! Иначе, как бы Вы читали этот текст? :)
Вот таков расклад частот в нашем мире. В общем. В дальнейшем мы,
конечно, будем говорить о различных диапазонах частот более подробно.
В электронике слово "частота" употребляется, в основном, применительно к
колебаниям электрического тока. Чтобы обработать при помощи электроники
какие-то другие, не электрические колебания, надо предварительно
преобразовать эти другие колебания в электрические. Иначе - никак.
Например, чтобы "поймать" радиостанцию, надо преобразовать в
электрические колебания электромагнитные волны, приходящие от
передатчика. Этим преобразованием занимается антенна. Когда мы говорим
по телефону - микрофон в телефонной трубке преобразует звуковые
колебания нашей речи опять таки - в колебания тока в телефонной линии.
С другой стороны, электрические колебания человек может "пощупать",
разве что, схватившись за два несчастных гвоздя в розетке. Если же, по
какому - то проводу передается музыка или последние известия (то есть -
колебания звукового диапазона), то чтобы послушать их, нам надо
преобразовать электрические колебания в звуковые. То есть - поставить
динамик. Динамик, в отличие от микрофона, преобразует в другую сторону -
электрические колебания он делает звуковыми. Трубка телевизора - тоже
преобразователь. Она делает "видимым" видеосигнал.
А вот антенна в этом смысле - универсальна. Она может преобразовывать в
обе стороны. Поэтому, в радиотелефонах всего одна антенна. Она
одновременно работает и на прием и на передачу.
|