X-Teh.ru

Резисторы и конденсаторы применяются в любой электронной аппаратуре. Поэтому специализированные заводы выпускают их в таком количестве и в таком широком ассортименте, чтобы удовлетворить все потребности, в том числе радиолюбителей, которые покупают нужные им детали в магазинах. Но никто не производит в запас компоненты третьего рода – катушки. Причем не потому, что их нужно значительно меньше. Дело прежде всего в том, что катушки проектируются индивидуально, для конкретного, изготовляемого в данный момент устройства. Например, завод радиоприемников получает нужные ему резисторы и конденсаторы со специализированных заводов, а катушки делает собственными силами.

В подобной ситуации находятся и радиолюбители. Резисторы и конденсаторы они покупают в магазинах, а катушки преимущественно изготовляют сами. Преимущественно, поскольку иногда можно использовать в собираемом устройстве готовое изделие (в виде запасной части к конкретному устройству, например, радиоприемнику). Так что в описании конструкции, предназначенном для любителей, приводится способ самостоятельного изготовления катушки (число витков, размеры и вид провода, форма корпуса и т.п.) или торговое название компонента (например, длинноволновая катушка входной цепи радиоприемника типа… и т.п.).

В общем, это сложное дело. Не лучше ли было бы определять катушки так же, как резисторы и конденсаторы? Например, указывать значение… Вот именно: значение чего? Характерное свойство катушки – индуктивность (отсюда часто встречающийся термин: индукционная катушка). Единицей индуктивности является генри (Г). Это весьма большая единица, поэтому в практике часто употребляются ее производные: – миллигенри (1 мГ = 1.10~³Г = одна тысячная часть генри), а также- микрогенри (1 мкГ = 1.10~⁶Г = одна миллионная часть генри).

Это теория. Понять ее нетрудно. Значительно более сложно измерение индуктивности катушки. Для начинающего любителя это невыполнимая задача. Не очень-то просто даже установить наличие и продемонстрировать существование индуктивности. По этим причинам любители воспроизводят (по возможности точно) катушки по данным, содержащимся в описании. Но даже профессиональные электронщики очень часто приводят (например, в технической документации) не цифровое значение индуктивности, а чертеж катушки и данные, необходимые для ее точного изготовления. Это менее удобно, но зато точнее и надежнее.

Еще и потому, что одно и то же значение индуктивности могут иметь две по-разному сделанные катушки.

На рис. 1 приведены примеры катушек разного типа. Левая – это типичная коротковолновая катушка. Такие катушки применяют, например, в радиоприемниках (на диапазоне коротких волн). Глядя на рисунок можно догадаться, что катушка изготовлена из довольно толстой проволоки. У катушки нет никакого корпуса, толстая проволока сама хорошо держится. Для этой цели берут медный провод с высокой электропроводимостью. Посередине показана катушка со значительно большим числом витков, намотанных на корпус из изоляционного материала. Подобные катушки применяются в радиоприемниках на диапазоне средних волн. Правая катушка со множеством витков намотана на корпус из пластмассы. Внутри корпуса находится ферритовый сердечник (изготовленный из очень тонкого порошка железа). Поворачивая его отверткой, можно в известных пределах, (порядка ± 20%) изменять индуктивность катушки что используют при настройке цепей аппаратуры. По-другому выглядят катушки радиоприемников с ферритовой антенной (рис. 2). На ферритовый стержень в несколько сантиметров намотаны две катушки: с меньшим (для средних волн) и большим (для длинных волн) числом витков. Подобные катушки, как правило, применяются в портативных радиоприемниках небольших размеров.

Катушки, показанные на рисунках 1 и 2, применяют в так называемых резонансных цепях для взаимодействия с подобранными соответствующим образом конденсаторами. Значительно реже катушки представляют собой самостоятельное изделие, их тогда называют дросселями. На рисунке 3 показан дроссель, изготовленный в виде катушки, намотанной на резистор довольно большого значения. Дроссели такого рода встречаются, например, в телевизионном приемнике.

Совершенно иную группу катушек составляют индуктивные элементы, применяемые в диапазоне низких частот. Внутри обмоток всегда есть сердечник, состоящий из тонких листов (профильных изделий, вырезанных из листовой трансформаторной стали). Такие катушки чаще всего выполняют функции дросселей в цепях низкой частоты, прежде всего в схемах, которые питают аппаратуру выпрямленным током, потребляемым от осветительной сети. Как правило, подобные дроссели имеют большие размеры и значительную массу. На рисунке 4 показан графический символ такой катушки. Черточка над символом обмотки обозначает стальной сердечник. Рядом показан внешний вид типового дросселя низкой частоты.

Катушки всех видов применяются не только в одиночку. Две взаимодействующие катушки (специалисты говорят: сопряженные) образуют трансформатор (рис. 5). Электрические сигналы, подаваемые на одну из обмоток (называемую первичной, передаются на вторую – вторичную) по магнитоводу. Для высоких (радио) частот магнитоводом служит воздух или феррит, а для низких частот – сердечник из листовой трансформаторной стали. Причем в любом случае соблюдается принцип передаточного отношения трансформатора. На практике это означает, что напряжение, появляющееся во вторичной обмотке, определяет число ее витков. Если оно такое же, как в первичной обмотке, напряжение того же значения. Большее число витков дает более высокое напряжение, а меньшее – более низкое.

Всем, кто одолел сложности катушек, дросселей и трансформаторов полагается награда. Именно им адресован очень интересный опыт (рис. 6), который позволяет наблюдать действие индуктивности. Для опыта потребуются:

- какая-либо катушка со значительной индуктивностью (например, дроссель со стальным сердечником, трансформатор не миниатюрных размеров),

- стартер для газосветной лампы (все равно какой, годится даже испорченный),

- батарея 4,5 В (плоская). Стартер нужно разобрать. Для этого отверткой отгибают зацепы алюминиевого корпуса и вынимают его содержимое. Это небольшая неоновая лампочка с небольшим, присоединенным параллельно, конденсатором. Неоновая лампочка (называемая также газосветным индикатором) загорится оранжево-розовым светом, если к ее электродам подведено напряжение не менее 70-100 В. Поэтому неудивительно, что батарея 4,5 В, присоединенная к ее выводам, лампочку не зажжет (рис. 6.1.). Не меняет дела и включение последовательно с батареей большой индуктивности (дросселя, обмотки сетевого трансформатора или измерительного трансформатора). Неоновая лампочка тоже не загорится (рис. 6.2.). А теперь самая интересная часть опыта: острием отвертки закоротите электроды неоновой лампочки (рис. 5.3) и…? Разумеется, ничего не происходит, поскольку лампочка закорочена. Зато в момент размыкания выводов (рис. 5.4) она вспыхивает. Зажигание неоновой лампочки с помощью отвертки можно повторять многократно.

Не правда ли, весьма странное явление? В чем же дело? Лампочка загорается благодаря высокой индуктивности дросселя (трансформатора). Это значит, что в момент, когда через дроссель перестает проходить ток (ведь он течет, когда неоновая лампочка закорочена), с его обмотки соскакивает импульс весьма высокого напряжения. Во всяком случае значительно выше напряжения 4,5 В, питающего систему. Откуда берется энергия? Она накапливается в магнитном поле дросселя, возникающем в результате прохождения тока через его обмотку. Когда ток перестает идти, магнитное поле резко исчезает, а накопленная энергия разряжается внутри лампочки.

Следовательно, энергия может храниться не только в конденсаторе. И катушка накапливает известное количество энергии. Но собирает ее не так, как конденсатор – внутри, а снаружи – вокруг своей обмотки. Интересно, правда?