98. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ И ИХ ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Многочисленные технические применения электродинамики основаны в первую очередь на том, что электрическую энергию легко передавать по проводам на большие расстояния, распределять между потребителями и, главное, с помощью сравнительно несложных устройств превращать в любые другие виды энергии: механическую, внутреннюю, энергию света и т.д.

Электроэнергия вырабатывается на тепловых электростанциях, гидростанциях и атомных электростанциях. Затем она по линиям передачи в сотни и тысячи километров поступает на промышленные предприятия, транспорт (электрическая тяга) и в дома для освещения и приведения в действие разнообразных электроприборов: холодильников, стиральных машин, электробритв, радиоприемников, проигрывателей, магнитофонов и телевизоров. Розетки на стенах квартир образуют своеобразную «среду обитания» современного человека, к которой мы так привыкли, что ее удивительные возможности уже перестали замечать

Создание мощных электростанций, производящих дешевую электроэнергию, и многочисленных устройств, потребляющих ее, оказалось возможным только благодаря нашему знанию законов электродинамики. Открытие закона электромагнитной индукции и других законов электродинамики неожиданно связало теорию с огромным числом практических применений.

Действие всех генераторов электростанций основано на законе электромагнитной индукции. Первоначально Фарадей обнаружил лишь едва заметный ток в катушке при движении вблизи нее магнита. «Какая от этого польза?» — спросили его. Фарадей ответил: «Какая может быть польза от новорожденного?» Прошло немногим более половины столетня и, по словам американского физика Р. Фейнмана, «бесполезный новорожденный превратился в чудо-богатыря и изменил облик Земли так, как его гордый отец не мог себе и представить».

Вместо простой катушки и магнита современный генератор представляет собой внушительное сооружение из медных проводов, железа, изоляционных материалов и стальных конструкций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать электрическую энергию столь же непрерывно и экономично.

Потоки электроэнергии от электростанций преобразуются и затем дробятся на части с помощью устройств, опять же

основанных на электромагнитной индукции. Это трансформаторы — две катушки на железном сердечнике. Большая часть этой энергии поступает в электродвигатели, начиная от огромных двигателей прокатных станов и кончая крошечными моторчиками электробритв. Электродвигатели, как и генераторы, — это сложные, технически совершенные устройства, работающие долговечно, безотказно и очень экономично. Действие электродвигателей основано на законе Ампера, без знания которого сконструировать и построить эти двигатели невозможно.

Значительная часть электроэнергии идет на нагревание проводников. Широко используется это действие тока в металлургии, при обработке металлов, электросварке и т. д. В лампах накаливания электрический ток нагревает до высокой температуры тонкие вольфрамовые нити. В основе расчетов нагревательных приборов лежит закон Джоуля — Ленца, открытый в то время, когда о широком применении электрического тока для практических целей еще не начали и мечтать.

Без знания закона Ома, определяющего силу тока, невозможно рассчитать электрическую цепь, правильно сконструировать ни один электрический прибор. Ведь именно от силы тока зависят механические, тепловые и химические действия тока.

Генераторы, производящие электроэнергию, и устройства, потребляющие ее, должны делать это очень экономично. Никакие лишние потери недопустимы. Потеря одного лишь процента электроэнергии в нашей стране — это не мелочь, а огромный ущерб.

Наиболее сложные и тонкие проявления законов электродинамики используются в радиотехнике для передачи голоса, музыки и изображения на расстояния, а также в быстродействующих вычислительных машинах, автоматических устройствах исключительной точности и надежности. Об этом будет рассказано при изучении физики в X классе.