Автолюбителю

  Автомобиль

Учебник водителя

1. Основные сведения по электротехнике

Современный автомобиль не может работать без электрического тока. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей смеси в карбюраторных и газосмесительных двигателях, пуск двигателя стартером, приводится в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные приборы, освещение и дополнительное оборудование.

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц в проводнике, а сила, под действием которой в проводниках возникает электрический ток, называется электродвижущей, силон (э. д. с).

Источниками электрического тока называются такие приборы или агрегаты, которые превращают один из видов энергии в электрическую.

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока — генератор и аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию в электрическую, а аккумуляторная батарея — химическую энергию в электрическую.

Приборы, которые превращают электрическую энергию в другие виды энергии, называются потребителями. К таким приборам относятся лампы освещения, стартер, электродвигатели вентилятора, стеклоочистителя и обогрева кабины, указатель температуры воды, давления масла в двигателе и другие приборы.

Некоторые материалы создают небольшое сопротивление прохождению по ним электрического тока, их называют проводниками. Хорошо проводят электрический ток металлы, уголь, водные растворы кислот и щелочей. В качестве проводников, соединяющих приборы электрооборудования, используют медную или алюминиевую проволоки.

Есть материалы, настолько плохо проводящие электрический ток, что их практически применяют как непроводники, или изоляторы;  к  ним  относятся  резина,  эбонит,  пластмассы,  стекло  и  др.

Вещества, занимающие по ряду физических свойств, в том числе и по проводимости, промежуточное положение между проводниками и непроводниками, называют полупроводниками. Некоторые полупроводники обладают свойством образовывать на граничной поверхности между полупроводником и металлом запирающий слой, пропускающий ток только в одном направлении. Полупроводники используют также для изготовления фотоэлементов, термисторов и др. В качестве полупроводников применяют кремний, селен, германий.

Источники тока, потребители и соединяющие их провода образуют электрическую цепь. Различают внутреннюю и внешнюю электрические цепи: внутренняя электрическая цепь образуется в самом источнике тока; к внешней электрической цепи относятся потребители тока и провода, соединяющие приборы. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним проводом служит масса (металлические части автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. В связи с этим электрическая цепь на автомобиле называется однопроводной.

Часть э. д. с. источника тока, затрачиваемая на преодоление сопротивления внешней цепи, называется напряжением. Единицей измерения напряжения служит вольт (В).

Количество электричества, которое проходит через поперечное сечение проводника за 1 с, называется силой тока. Единицей 'измерения силы тока служит ампер (А).

Всякий проводник создает сопротивление прохождению тока. Сопротивление измеряется омами  (Ом).

Между силой тока, напряжением и сопротивлением существует зависимость, которая определяется законами Ома: сила прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Работа электрического тока, выполненная за единицу времени, называется  мощностью. Мощность  измеряется  ваттами   (Вт).

Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество тепла, выделяемое при нагревании, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

На автомобилях приборы электрооборудоования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только в одном направлении в отличие от переменного тока, который движется в проводнике то в одном, то в другом направлениях.

В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (—). Условно считают, что во внешней цепи постоянный ток движется от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой, т. е. с металлическими частями автомобиля.

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно и параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока.

При напряжениях источника тока 2 В (в свинцовых аккумуляторах) для получения 12 В нужно соединить последовательно шесть аккумуляторов (рис. 69, о).

При параллельном соединении источников тока необходимо соединить между собой , одноименные полюса — положительный с положительным, а отрицательный с отрицательным (рис. 69, б). При таком соединении источников тока общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока. Несколько аккумуляторов, соединенных между собой, образуют батарею.

Магнетизм и электромагнетизм. В природе встречается железная руда, которая обладает свойством притягивать к себе стальные и чугунные предметы. Такая руда называется природным магнитом. Если приложить к магниту стальные или чугунные предметы, то они намагничиваются. Предметы из углеродистой стали сохраняют магнитные свойства и после воздействия на них магнита. Такие стальные предметы называются искусственными магнитами. Магнит притягивает к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но и на расстоянии,1 что свидетельствует о наличии вокруг магнита магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса: северный и южный. При сближении одноименных полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов — притягиваются. Магнитное поле вокруг магнитов состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.

Если через проводник пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выраженных полюсов (рис. 70, а). При прохождении тока по проводнику, свернутому в виде спирали, магнитное поле, складываясь, образует на концах спирали полюса — северный и южный (рис. 70,6). Если в середину такой спирали поместить сердечник из малоуглеродистой стали, обладающей хорошей магнитной проводимостью, то образуется электромагнит  (рис, 70, е), имеющий свойства природного магнита.

Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков спирали. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита усиливается электромагнитное поле. Электромагниты имеют широкое применение в приборах электрооборудования (генераторе, стартере, звуковом сигнале, стеклоочистителе, контрольно-измерительных приборах и др.) автомобиля.

Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться. На, этом явлении основана работа электродвигателей (рис. 71).

В рассмотренном случае электрическая энергия превращается в механическую. Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутым проводником пересекать магнитные силовые линии, то в таком проводнике возникает электрический ток.

Величина индуктированного тока зависит от длины проводника, скорости пересечения им магнитного поля, плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии.

В генераторах тока проводники выполнены в виде петель. Если такую петлю поместить в магнитное поле и вращать, то в проводнике индуктируется э. д. с.

На автомобилях устанавливают генераторы, вырабатывающие однофазный или трехфазный ток. Если проводники генератора, в которых индуктируется ток, образуют одну обмотку (даже состоящую из большого количества .витков), то будет вырабатываться однофазный ток. Если проводники образуют три одинаковые обмотки, расположенные по окружности под углом 120", то будет индуктироваться трехфазный ток.

Индуктирование э. д. с. может также осуществляться взаимоиндукцией. Для этой цели используют две катушки, размещенные одна в другой. При прохождении тока в обмотке одной из катушек (первичной)  вокруг нее создается магнитное поле, которое охватывает витки обмотки катушки (вторичной). Когда замыкают и размыкают цепь первичной обмотки, вокруг нее появляется и исчезает магнитное поле. Появляющееся или исчезающее магнитное поле первичной обмотки пересекает витки вторичной обмотки и в ней возникает э. д. с, которую называют э. д. с. взаимоиндкции. На этом явлении основана работа катушки зажигания. Наряду с пересечением витков вторичной обмотки исчезающее и появляющееся магнитное поле пересекает также витки первичной обмотки, в которых возникает дополнительная э. д. с. самоиндукции.

Полупроводниковые приборы. В системе электрооборудования автомобиля применяют полупроводниковые приборы — диоды и триоды (транзистор). Полупроводниковый диод обладает свойством пропускать ток в одном направлении. Диод (рис. 72, а) состоит из пластинки германия или кремния, в которую вплавлена капелька алюминия или индия. На границе между ними образуется переходный слой, имеющий одностороннюю проводимость. Такие диоды применяют в качестве выпрямителей переменного тока.

Полупроводниковый триод, называемый транзистором (рис. 72,6), состоит из полупроводниковой пластинки — базы (например, германия или кремния) и двух наплавленных капель, образующих две зоны проводимости. Тот электрод (капля), к которому подводится напряжение, называется эмиттером, а другой, с которого снимается напряжение, называется коллектором, Управление проводимостью транзистора осуществляется при помощи тока, подводимого к базе. Транзисторы можно применять для усиления или прерывания тока.