ЧТО ТАКОЕ МАГНЕТИЗМ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ

Сли в древности было известно единственное практиче­ское применение магнетизма — компас, то в наше время одно лишь перечисление различных применений магнетизма заняло бы многие страницы. Машины и аппа­раты для производства электроэнергии, передачи электро­энергии на большие расстояния, приборы техники связи

(телефон, телеграф и радио), электроизмерительная аппа­ратура и другие машины, аппараты и приборы, без кото­рых теперь не может обходиться человек, в той или иной степени используют магнитные материалы и магнитные явления. Во многих этих аппаратах и машинах магнитное поле играет главную роль.

Возьмём, например, машины, превращающие механи­ческую энергию в электрическую. Такие машины назы­ваются генераторами электрического тока (слово «генери­ровать» значит производить).

Генератор состоит из вращающегося вокруг своей оси источника магнитного поля — электромагнита, который носит название ротора (от слова «вращение»), и не­подвижных катушек, расположенных вблизи ротора (рис. 28); эти катушки образуют статор (от слова «равно­весный», «неподвижный»). Если теперь вращать электро­магнит (по обмоткам которого течёт ток), то магнитное поле, создаваемое им, будет пересекать витки катушек статора, и в силу электромагнитной индукции в них воз­никнет электрический ток. Так происходит превращение механической энергии в электрическую. Ясно, что без ис­точника магнитного поля невозможно было бы производ­ство электроэнергии.

В маломощных генераторах в качестве ротора иногда используют обыкновенный магнит. При вращении магнита в статоре также индуцируется ток. Такие генераторы на­зываются сокращённо «магнето»; они применяются в ав­томашинах, самолётах, тракторах для поджигания рабо­чей смеси в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.

В некоторых конструкциях генераторов удобнее стато­ром делать источник магнитного поля — электромагнит, а ротором — катушки. Очевидно, что при вращении кату­шек (ротора) в них будет также генерироваться электри­ческий ток.

В настоящее время наша промышленность производит разнообразные генераторы электрического тока от самых огромных, применяемых на электростанциях (рис. 29), до маленьких, используемых в различных аппаратах и при­борах.

Такую же роль играет источник магнитного поля в ма­шинах, преобразующих электрическую энергию в механи­ческую. Эти машины называются электродвигателями или электромоторами и широко используются для приведения в движение различных механизмов. Электродвигатель устроен так же, как и генератор.

Если через катушки статора пропускать сильный элек­трический ток, то магнитное поле этих катушек будет взаимодействовать с магнитным полем ротора. В резуль­тате этого между статором и ротором возникнут отталки­вающие силы и ротор начнёт вращаться, т. е. будет про­исходить превращение электрической энергии в механиче­скую. Ясно, что и здесь магнитное поле играет решающую роль.

Электромагниты находят применение не только как источники магнитного поля в генераторах и моторах, но и как самостоятельные приборы и аппараты. Давно, например, известно применение электромагнитов для переноски тяжёлых железных предметов в заводских цехах (рис. 30). Для закрепления обрабатываемых желез­ных и стальных изделий в шлифовальных и сверлильных станках часто применяются электромагнитные патроны.

Особенно большое применение в последнее время на­ходят электромагниты в автоматике и телемеханике. С по­мощью телемеханических устройств можно управлять ме­ханизмами на расстоянии, а с помощью автоматических

Приборов в нужный момент включать и выключать меха­низмы или управлять ими в отсутствии человека. Напри­мер, в нашей стране имеются электростанции, шлюзы ка­налов и даже целые заводы, которые работают автомати­чески или управляются на расстоянии. В таких автомати­ческих и телемеханических устройствах одной из главных частей является так называемое электромагнитное реле — прибор, который служит для управления током большой силы посредством слабого тока — «сигнала».

На рис. 31 слева показана схема работы простейшего электромагнитного реле. Справа дана фотография элек­тромагнитного реле, применяемого на автоматических телефонных станциях. Электромагнитное реле работает

Следующим образом. При подаче «сигнала» по обмотке электромагнита проходит слабый ток. Электромагнит на­чинает действовать и притягивает якорь; последний замы­кает цепь рабочего тока большой силы и тем самым при­водит в действие нужный механизм.

В ряде случаев в качестве источников магнитного поля вместо электромагнитов используются магниты, например, в амперметрах, вольтметрах, электрических счётчиках, громкоговорителях, телефонных трубках и пр. Для этой цели в настоящее время выпускается огромное количество самых разнообразных постоянных магнитов. Они находят

4 К. П. Белов
чрезвычайно широкое применение в самых различных об­ластях.

Остановимся ещё на одном аппарате, в котором маг­нитное поле играет главную роль. Это трансформатор, ко-

Торый служит для преобразования переменного электриче­ского тока низкого напряжения в ток высокого напряже­ния, и наоборот. Устройство трансформатора очень про-

Сто. Во всяком трансформа­торе имеется замкнутая ра­ма— сердечник из магнито- мягкого ферромагнитного ма­териала, на которую одева­ются две или несколько про­волочных катушек с различ­ным числом витков (рис. 32). Если через одну из них (пер-

Рис. 32. Схема трансформатора, вичную обмотку) пропускать

Переменный ток, то сердечник намагничивается. Поток магнитных силовых линий, про­ходя через сердечник, в то же время пронизывает другие катушки и индуцирует в них переменные напряжения. В зависимости от числа витков в этих катушках, на их концах, мы получим повышенное или пониженное электри­ческое напряжение. Так происходит преобразование элек­трических напряжений в трансформаторе.

Трансформатор является очень важным и распростра­нённым аппаратом в современной электротехнике, радио­технике и телефонии. Он применяется для передачи элек­
троэнергии на большие расстояния (рис. 33), в электро­сварке, в радиоприёмниках, в телевизорах и т. д.

Остановимся теперь на некоторых других применениях магнетизма.