ЦТТ "Городской" г.Липецка

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 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 употребляют ее производные:

• миллигенри (1 мГ = 1*10-3 Г = одна тысячная часть генри),
• микрогенри (1 мкГ = 1*10-6 Г = 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 рисунке 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 катушки изготовлены 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.

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 выше, применяются 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 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 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.

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 большее напряжение, а меньшее — более низкое.

Всем, кто одолел сложности катушек, дросселей и трансформаторов полагается награда. Именно им адресован очень интересный опыт, 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 (a). Не меняет дела и включение последовательно с батареей большой индуктивности (дросселя, обмотки сетевого трансформатора или измерительного трансформатора). Неоновая лампочка тоже не загорится (b). А теперь самая интересная часть опыта: острием отвертки закоротите электроды неоновой лампочки (c) и...? Разумеется, ничего не происходит, поскольку лампочка закорочена. Зато в момент размыкания выводов (d) 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?

К.В.