Телефон ТМ-2А как индикатор тока

Для дальнейших экспериментов нам потребуется имеющийся в комплекте кубиков телефон с двумя штекерами. Их можно включать в гнезда изолирующего или связывающего кубика и прослушивать в телефоне щелчки.

Соберите схему (рис. 2.10), нажмите несколько раз на выключатель — каждый раз в телефоне вы услышите отчетливый звуковой сигнал, напоминающий щелчок.

В какой момент слышится этот звук — когда ток идет по цепи или когда происходит замыкание и размыкание цепи? Почему во время опыта не загорается лампочка? Это происходит из-за большого внутреннего сопротивления телефона (около 200 Ом). Сила тока при этом так слаба, что ее недостаточно для загорания лампочки.

Сила электрического тока измеряется в амперах (А), тысячная доля ампера — миллиампер (мА). Когда лампочка горит ярко, сила тока, протекающего через нее, равна примерно 30 мА. При силе тока в 20 мА яркость свечения лампочки резко падает. В опыте с телефоном и лампочкой ток в цепи составляет всего лишь около 11 мА, поэтому лампочка не может служить индикатором такого тока.

Вместо изолирующего блока с резистором 500 Ом включим в цепь кубик с резистором 10 кОм. Замкнем выключатель несколько раз и послушаем, что происходит в телефоне. Теперь сила тока через телефон очень мала — всего 0,8 мА, но в телефоне слышен щелчок, правда, более тихий, чем в первом опыте.

Но мы еще не достигли предела способности телефона служить индикатором силы тока. С телефоном ТМ-2А можно услышать звуковые сигналы,, вызываемые током силой 0,005 мА. Это будет показано в дальнейших экспериментах. А пока вывод такой?

Телефон может быть использован как индикатор очень слабых токов.

Совершенно безопасный ток. Еще раз используем телефон для индикации слабого тока. Соберем цепь, показанную на рис. 2.11. В одно гнездо включим вилку телефона, другое оставим свободным. Слушая, дотронемся до пластины свободным штекером. Каждый раз будет слышен щелчок. При этом ток протекает через резистор R сопротивлением. 10 кОм,. телефон и. через пластину обратно к батарее.

Теперь включим собственное тело в электрическую цепь. (Следует подчеркнуть, что в общем случае подобные опыты — грубейшее нарушение техники безопасности и что мы делаем это только потому, что напряжение питания ничтожно мало и источником питания служит только батарейка.) Возьмем вилку в левую руку и будем дотрагиваться пальцем правой руки до пластины. В телефоне слышен щелчок. Смочите кончик пальца, а затем дотроньтесь до пластины. Что случилось с щелчком в телефоне? Должно быть, ток течет по пути от батарейки через резистор 10 кОм, телефон., ваше тело в затем через палец правой руки и пластину возвращается в батарею.

Ваше тело в этом случае — часть электрической цепи. Но риска, как уже сказано выше, пока нет никакого, так как ток в цепи мал: около 100 мкА — миллионных долей ампера (А) (сопротивление человеческого тела обычно находится в пределах от 100 кОм до 1 МОм):

Основные положения, вытекающие из проделанных экспериментов:

В замкнутой электрической цепи соотношение между действующим в ней напряжением, силой тока, развиваемой этим напряжением, и сопротивлением цепи определяется законом Ома: ток I прямо пропорционален напряжению U и обратно пропорционален сопротивлению R.Математически этот закон электрической цепи выглядит так:

Ток I, напряжение U и сопротивление R в формулах этого закона должны выражаться в единицах международной системы СИ: амперах (А), вольтах (В) и омах (Ом).

Электрическое напряжение измеряется в вольтах (В); наша батарея дает 9 В.

Электрический ток измеряется в амперах (А). Его долями являются миллиамперы (мА) и микроамперы (mkA )s 1 мА = 0,001А ; 1 мкА = 0,001 мА = 0,000001 А.

Электрическое сопротивление измеряется в Омах (Ом), килоомах (кОм) и мегаомах (МОм) 1 кОм == 1000 Ом; 1 МОм= 1 000 000 Ом.

Следующий шаг — емкость

Одна из самых распространенных деталей радиоэлектронных устройств — это конденсатор. Он обычно больших размеров, чем резистор, и имеет другую конструкцию.

Конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных между собой. Электроны в конденсаторе не могут перейти с одной пластины на другую.

Возьмите из вашего набора кубиков конденсатор на 100 микрофарад (100 мкФ), 15 вольт. Загните концы двух проволочных выводов конденсатора, как вы поступали с резистором. Один из выводов обозначен знаком +. Это положительный полюс. Вставьте конденсатор в гнезда связывающего кубика. При этом положительный полюс конденсатора должен быть соединен с гнездом земля связывающего кубика.

Обратите особое внимание на то, чтобы электролитический конденсатор не был включен хминусом на землю — в противном случае нарушается полярность включения, и конденсатор может быть поврежден.

Соберите электрическую цепь с лампочкой, выключателем, телефоном ТМ-2А и конденсатором (рис. 2.12). Нажмите на выключатель несколько раз. В телефоне слышны щелчки, вызванные током зарядки конденсатора. Сначала мы услышим громкие щелчки. Затем они слабеют и прекращаются совсем, когда конденсатор зарядится.

Начнем разряжать заряженный конденсатор. Соединим конденсатор, телефон, выключатель, лампочку и кубик заземления и внимательно прислушаемся к сигналам в телефоне. Сначала мы услышим громкий щелчок, затем более мягкий, а затем щелчки пропадут совсем. Как может идти ток, если в цепи нет батарей?

Очевидно, источником напряжения был заряженный конденсатор. При разрядке конденсатора электроны перемещаются от отрицательного полюса конденсатора через телефон к земляному кубику, пластину и обратно к положительному полюсу конденсатора. Когда конденсатор разрядится полностью, ток в цепи прекращается.

Посмотрим новую цепь, в ней мы сможем заряжать и разряжать конденсатор так часто, как пожелаем. Чтобы его зарядить, достаточно нажать кнопку выключателя. Чтобы разрядить, необходимо подключить к Т-кубику кубик заземления (рис. 2.13).

Конденсатор может заряжаться и разряжаться. Электролитический конденсатор состоит из двух пластин, между которыми нанесен слой диэлектрика. Одна пластина является положительным полюсом (плюсом), а другая — отрицательным (минусом). Работая с такими конденсаторами, необходимо соблюдать полярность.

Рис. 2.12. Конденсатор в схеме

Рис. 2.13. Разрядка конденсатора через лампочку

Ток разрядки конденсатора может заставить светиться нить накаливания лампочки

Главный элемент любой фотовспышки — это конденсатор. В этом случае конденсатор является накопителем электрической энергии. Давайте попытаемся сделать вспышку с нашим конденсатором. Для этого мы используем кубик с лампочкой, нить накала которой будет кратковременно зажигаться.

Собрав схему рис. 2.12, мы убеждаемся, что плюс конденсатора соединен с землей связывающего кубика. Нажмем кнопку и зарядим конденсатор. Подключим кубик заземления к лампочке и нажмем кнопку. В это мгновение лампочка ярко загорится. В этом опыте мы помогли лампочке загореться ярче, пропуская через нее ток подогрева. Наш конденсатор имеет емкость 100 мкФ. Ток разрядки этого конденсатора недостаточен для зажигания лампочки—и мы включили сопротивление, чтобы предварительно подогреть нить лампочки, не доводя ее до полного накала. Благодаря подогреву нити лампочки предварительным током, лампочка при разрядке конденсатора загорается ярче.

Проследим путь предварительного тока подогрева нити лампочки и тока разрядки конденсатора аналогично предыдущему опыту.

Вместо резистора 500 Ом предварительного тока для нагрева нити можно использовать телефон ТМ-2А, имеющий сопротивление 200 Ом. В этом случае телефон используется как резистор.

Сначала наш электролитический конденсатор емкостью 100 мкФ следует полностью зарядить. Для этого конденсатор присоединяется к батарее напрямую и кнопка выключателя нажимается несколько раз.

Конденсатор полностью заряжен.

Перед разрядкой конденсатора мы включим между батарейкой и Т-кубиком изолирующий кубик с телефоном. Подключим кубик заземления к лампочке и, чтобы предварительно подогреть лампу, подождем несколько секунд.

Нажмем выключатель и посмотрим на лампочку. Если раньше она не горела, то теперь она вспыхнет так как через нее потек разрядный ток.